Зоотехнические требования к технологическому процессу первичной обработки молока
При машинном доении коров в качестве источников бактериального загрязнения молока наиболее часто выступают загрязненный кожный покров вымени, плохо промытые доильные стаканы, молочные шланги, молочные краны и детали молокопровода. Кроме того, бактерии могут попадать из воздуха в коровнике, всасываемого через камеры постоянного атмосферного давления пульсатора или коллектора доильного аппарата.
Свежевыдоенное молоко при использовании в качестве индикатора фенолфтолеина показывает кислую реакцию.
Кислотность молока выражают в градусах Тернера (°Т), которые показывают количество миллиметров децинормального раствора щелочи (КОН или NaOH) идущей на нейтрализацию 100 мл. молока в присутствии фенолфтолеина.
Метод определения кислотности молока и молочных продуктов изложен в ГОСТе 3624-84.
Кислотность свежевыдоенного молока обычно находится в пределах 16 – 18 °Т. Химический состав молока не является строго постоянным для всех коров, а зависит от породы, возраста, периода лактации, условий кормления коров и ряда других факторов. В силу того он изменяется в определенных пределах.
В состав молока входят более ста различных веществ. В нем различают две основные части: воду (в среднем 87,5%) и сухое вещество (12,5%). Последнее в свою очередь распадается на молочный сахар – 4,5...4,8%; жир – 2,9…5,1%; белок – 2,7…3,7%; золу – 0,6…0,8%. При образовании молока из организма коровы в него приходят иммунные тела с небольшой кислотностью, величина которой влияет на закупочную цену молока.
Так, молоко с кислотностью 10°Т и ниже предприятия принимают с доплатой 2 грн. за 1 т., а непосредственно торгующая сеть – 5 грн.
При кислотности молока выше 19°Т закупочную цену, соответственно, снижают на 2 – 2,5 грн. за 1 т.
Молоко с кислотностью свыше 21°Т принимают как некондиционное с 20%-ой скидкой закупочной цены.
Первичная обработка молока и его переработка должна производиться при условии строгого соблюдения «Санитарных и ветеринарных правил для молочных ферм, хозяйств» (1970 г.), утвержденных Министерством сельского хозяйства Украины.
Период, на который бактерицидные вещества задерживают развитие бактерий в свежевыдоенном молоке (весьма ценное свойство молока), называют бактерицидной фазой.
Длительность ее зависит от санитарных условий получения молока, а также от температуры его охлаждения.
Так при температурах молока 310 и 303°К бактерицидная фаза в нем продолжается только 2…5 ч., а при температурах 289 и 286°К, ее длительность составляет при хороших условиях хранения от 7,6 до 36 ч. При температуре 277…278°К жизнедеятельность бактерий практически прекращается, что создает благоприятные условия для длительного хранения молока.
В целях стимулирования продажи молока повышенного качества очистку, мойку и дезинфекцию оборудования и молочной посуды производят сразу же после окончания работы. Моечные отделения для хранения сменной посуды располагают в южной части помещения, а хранилища и холодные отделения в северной.
Все работники моечной должны строго соблюдать правила личной гигиены и один раз в месяц проходить медицинское обследование.
105 Технологические схемы первичной обработки молока. Качество молока во многом зависит от своевременности его обработки. Почему? Потому, что оно является ценным продуктом питания для всего живого. Его составные части усваиваются организмом на 95 – 98 %. В связи с этим молоко является прекрасной, благоприятной средой для развития всевозможных микроорганизмов, а, следовательно, является продуктом скоропортящимся. Так свежее молоко не может храниться свыше 2-х часов без обработки. При t = 140C молоко можно хранить 12 часов. При t = 50С молоко можно хранить 24 часа. Качество молока определяется ГОСТом 13264-80 «Молоко коровье. Требования при закупках». Сюда относится жирность (%), кислотность (0Т), механическая загрязненность (группа чистоты), бактериальная обсемененность (млн. бакт/см3) и плотность (град. ареометра). Для Ставропольского края за базисное молоко принято молоко с показателями: Ж – 3,7 %; кислотность – 17 0Т; бакт. – 0,5 млн. бакт/см3; мех. загр. – 1 группа; плотн. – 29,5 град. ареометра. В настоящее время в нашем крае в среднем сдается 60 – 65 % молока 1 –м сортом, а некоторые районы сдают всего 20 % первосортного молока. В результате хозяйства несут значительный материальный ущерб. Основные причины: несоблюдение технологии первичной обработки молока; нехватка молочного оборудования из-за мелких размеров ферм. К первичной обработке относят: очистку – для удаления механических примесей; охлаждение – для замедления жизнедеятельности микроорганизмов, вызывающих порчу и скисание молока; пастеризацию – для уничтожения микроорганизмов. Технологические схемы первичной обработки молока: очистка – охлаждение (наиболее простейшая и распространенная); очистка – пастеризация – охлаждение (при отправке молока непосредственно в торговую сеть для продажи на розлив); очистка – нормализация (для определения содержания жира) - пастеризация – охлаждение – расфасовка в пакеты (для крупных комплексов). Для обработки молока на каждой ферме оборудуют прифермскую молочную. Размер, планировка и оборудование прифермской молочной зависят от многих факторов: количества молока, подлежащего обработке, способа доения, количества коровников, применяемого оборудования и т.д. На крупных фермах целесообразно иметь центральные прифермские молочные. При проектировании и строительстве молочных необходимо соблюдать следующие основные правила: Нельзя строить их возле источников загрязнения (навозохранилищ, кормохранилищ, выгульных площадок и т.д); Отделение для приемки и хранения молока необходимо размещать в помещениях, в которые не проникают солнечные лучи; Полы должны быть влагонепроницаемыми, прочными и удобными для ухода; Молочная должна быть оборудована приточно-вытяжной вентиляцией; Должно быть предусмотрено снабжение холодной и горячей водой, паром. При производстве цельного молока наилучших результатов достигают, когда в коровниках создана единая поточная линия получения и обработки молока. В этом случае поток осуществляется по следующей схеме: доение – очистка – охлаждение до 10 0С – прием – учет – хранение – выдача. Если молоко поступает в молочную из нескольких коровников, то схема такова: доение – прием – учет – очистка – охлаждение до 100 C – хранение – выдача. При производстве питьевого молока (то есть при переработке цельного молока в питьевое) распространена следующая схема: Прием молока с кислотностью не выше 190 Т – сортирование – очистка - нормализация до содержания жира не менее 3,2 % - пастеризация – охлаждение – разлив – Упаковка – Выдача. 2.Очистка молока. Удаление из молока механических примесей (пыли, частиц корма, подстилки т.д.) сразу после выдаивания – важный фактор в повышении его санитарного качества. В настоящее время различают 2 способа очистки молока от механических примесей: фильтрация; очистка центробежными молокоочистителями. Фильтрация – наиболее распространенный способ очистки молока. Сущность его заключается в продавливании молока через фильтрующий элемент, размеры ячеек (пор) которого меньше размера механических включений. Твердые частицы проникают в капилляры фильтра и задерживаются в них. В результате этого живое сечение фильтра уменьшается и сопротивление в капиллярах, по которым движется жидкость, растет. Условие фильтрации: Qф= где F – площадь «живого» сечения фильтра; V – скорость движения молока через фильтр. По мере загрязнения фильтра, величина F – уменьшается, следствием чего является пропорциональное увеличение скорости V. Увеличение V приводит к возрастанию механических нагрузок на частицы загрязнений, их размыванию и попаданию в молоко. Поэтому работа фильтра крайне ограничена во времени. В качестве фильтрующих элементов используют вату, марлю, фланель, металлическую сетку и синтетические материалы (лавсан – обеспечивает более высокое качество очистки и высокую скорость фильтрования). По принципу действия различают открытые и закрытые фильтры. Открытые фильтры имеют низкую производительность и быстро засоряются. Закрытые фильтры работают под давлением (1 - 3)105 Па; производительность их значительно выше, чем открытых. По конструкции закрытые фильтры делятся на пластинчатые, дисковые и цилиндрические. Количество продукта, которое можно пропустить через фильтр в течение одного рабочего цикла, определяется по формуле: , где q – нагрузка на 1м2 фильтра в течение цикла работы, дм3; F – поверхность фильтра, 1м2. Отсюда пропускная способность фильтра равна: , дм3/ч. где ТЦ – длительность 1 цикла работы фильтра, сек. где – длительность фильтрации, сек; – длительность промывки осадка, сек; – длительность подготовки фильтра, сек. Необходимо отметить, что фильтрация, как способ очистки молока, с применением даже современных фильтрующих элементов, не обеспечивает полной и достаточно качественной очистки молока. Происходит это вследствие размывания отфильтрованных загрязнений потоком молока до мельчайших частиц, которые проходят через поры фильтра. Очистка молока центробежным путем – более совершенный способ. Достигается он за счет применения центрифуг или сепараторов. Основан на отделении механический включений за счет центробежных сил. Важные преимущества этого способа заключаются в очистке молока и от бактерий; причем этим путем можно очистить молоко от спорообразующих бактерий, которые не гибнут даже после пастеризации молока. Установлено, что при очистке молока центробежным путем (при частоте вращения барабана n = 8000 об/мин) бактериальная обсемененность его уменьшается в 1,5 раза. Эффективность очистки возрастает с увеличением частоты вращения барабана, и при использовании ультрацентрифуг при n=14000 об/мин – степень очистки 85% (n = 25-30 тыс. об/мин), она достигает 99%. Однако здесь необходимо знать, что время работы центробежного молокоочистителя также является ограниченным. Здесь такова закономерность: Время не прерывной работы сепаратора – молокоочистителя будет зависит от его конструкции и загрязненности исходного молока. 3. Охлаждение молока. Одним из факторов, определяющих жизнедеятельность микробов, является температура. Холод не убивает бактерии, но временно прекращает их развитие, рост и размножение (состояние анабиоза). Чем ниже температура молока, тем дольше сохраняются его первоначальные свойства. При t = +1÷+50С, молоко сохраняется в течение 2-х суток; а при t = -250С – 3 месяца (данные Р.Б. Давидова). Низкая температура способствует лучшему сохранению основных витаминов молока. Экономически не безразлично, до какой температуры должно быть охлаждено молоко. Так, если молоко с горного пастбища (а в общем, с места производства) отправляется на молочный завод после каждого доения коров, то не целесообразно его охлаждать до t = 3…40С. По ГОСТу 13264-88, молоко в момент сдачи не должно иметь температуру выше 100С. В качестве источников холода для охлаждения молока можно использовать 1. Технологические схемы первичной обработки молока. Качество молока во многом зависит от своевременности его обработки. Почему? Потому, что оно является ценным продуктом питания для всего живого. Его составные части усваиваются организмом на 95 – 98 %. В связи с этим молоко является прекрасной, благоприятной средой для развития всевозможных микроорганизмов, а, следовательно, является продуктом скоропортящимся. Так свежее молоко не может храниться свыше 2-х часов без обработки. При t = 140C молоко можно хранить 12 часов. При t = 50С молоко можно хранить 24 часа. Качество молока определяется ГОСТом 13264-80 «Молоко коровье. Требования при закупках». Сюда относится жирность (%), кислотность (0Т), механическая загрязненность (группа чистоты), бактериальная обсемененность (млн. бакт/см3) и плотность (град. ареометра). Для Ставропольского края за базисное молоко принято молоко с показателями: Ж – 3,7 %; кислотность – 17 0Т; бакт. – 0,5 млн. бакт/см3; мех. загр. – 1 группа; плотн. – 29,5 град. ареометра. В настоящее время в нашем крае в среднем сдается 60 – 65 % молока 1 –м сортом, а некоторые районы сдают всего 20 % первосортного молока. В результате хозяйства несут значительный материальный ущерб. Основные причины: несоблюдение технологии первичной обработки молока; нехватка молочного оборудования из-за мелких размеров ферм. К первичной обработке относят: очистку – для удаления механических примесей; охлаждение – для замедления жизнедеятельности микроорганизмов, вызывающих порчу и скисание молока; пастеризацию – для уничтожения микроорганизмов. Технологические схемы первичной обработки молока: очистка – охлаждение (наиболее простейшая и распространенная); очистка – пастеризация – охлаждение (при отправке молока непосредственно в торговую сеть для продажи на розлив); очистка – нормализация (для определения содержания жира) - пастеризация – охлаждение – расфасовка в пакеты (для крупных комплексов). Для обработки молока на каждой ферме оборудуют прифермскую молочную. Размер, планировка и оборудование прифермской молочной зависят от многих факторов: количества молока, подлежащего обработке, способа доения, количества коровников, применяемого оборудования и т.д. На крупных фермах целесообразно иметь центральные прифермские молочные. При проектировании и строительстве молочных необходимо соблюдать следующие основные правила: Нельзя строить их возле источников загрязнения (навозохранилищ, кормохранилищ, выгульных площадок и т.д); Отделение для приемки и хранения молока необходимо размещать в помещениях, в которые не проникают солнечные лучи; Полы должны быть влагонепроницаемыми, прочными и удобными для ухода; Молочная должна быть оборудована приточно-вытяжной вентиляцией; Должно быть предусмотрено снабжение холодной и горячей водой, паром. При производстве цельного молока наилучших результатов достигают, когда в коровниках создана единая поточная линия получения и обработки молока. В этом случае поток осуществляется по следующей схеме: доение – очистка – охлаждение до 10 0С – прием – учет – хранение – выдача. Если молоко поступает в молочную из нескольких коровников, то схема такова: доение – прием – учет – очистка – охлаждение до 100 C – хранение – выдача. При производстве питьевого молока (то есть при переработке цельного молока в питьевое) распространена следующая схема: Прием молока с кислотностью не выше 190 Т – сортирование – очистка - нормализация до содержания жира не менее 3,2 % - пастеризация – охлаждение – разлив – Упаковка – Выдача. 2.Очистка молока. Удаление из молока механических примесей (пыли, частиц корма, подстилки т.д.) сразу после выдаивания – важный фактор в повышении его санитарного качества. В настоящее время различают 2 способа очистки молока от механических примесей: фильтрация; очистка центробежными молокоочистителями. Фильтрация – наиболее распространенный способ очистки молока. Сущность его заключается в продавливании молока через фильтрующий элемент, размеры ячеек (пор) которого меньше размера механических включений. Твердые частицы проникают в капилляры фильтра и задерживаются в них. В результате этого живое сечение фильтра уменьшается и сопротивление в капиллярах, по которым движется жидкость, растет. Условие фильтрации: Qф= где F – площадь «живого» сечения фильтра; V – скорость движения молока через фильтр. По мере загрязнения фильтра, величина F – уменьшается, следствием чего является пропорциональное увеличение скорости V. Увеличение V приводит к возрастанию механических нагрузок на частицы загрязнений, их размыванию и попаданию в молоко. Поэтому работа фильтра крайне ограничена во времени. В качестве фильтрующих элементов используют вату, марлю, фланель, металлическую сетку и синтетические материалы (лавсан – обеспечивает более высокое качество очистки и высокую скорость фильтрования). По принципу действия различают открытые и закрытые фильтры. Открытые фильтры имеют низкую производительность и быстро засоряются. Закрытые фильтры работают под давлением (1 - 3) естественные источники (холодную воду, снег, лед) и искусственный холод. Количество льда которое не обходимо для охлаждения 1т. молока с 30 до 100С составляет 1,2 м3. Способы охлаждения молока. Охлаждение молока во флягах – наиболее простой и доступный способ в условиях горных пастбищ (если имеется холодная проточная вода). Недостатки: большая трудоемкость, низкий коэффициент теплопередачи, большой расход воды. Охлаждать молоко во флягах можно используя лед и холодильные машины. Охлаждение молока в оросительных охладителях. Оросительные охладители молока – наиболее простые устройства. При кратности расхода воды 2,5 - 3 они обеспечивают охлаждение молока на 3-4 0 выше температуры хладоносителя. Выпускают оросительные охладители ООД – 1000 (1000 л/ч); ООД – 2000 (2000 л/ч); ООМ – 1000А; ДФ.04.000А (для охлаждения молока на доильных установках с центральным молокоприводом). Охлаждение молока в пластинчатых охладителях. Это наиболее совершенный тип охладителей молока, обеспечивающий высокую теплопередачу и производительность. Такие охладители пригодны при любом способе доения коров. Они обеспечивают охлаждение молока в замкнутом потоке без соприкосновения с окружающим воздухом. Внимание! После без разборной мойки в каналах остаются вода, чем возможно обсеменение молока не желательной микрофлорой. Поэтому после окончания промывки и перед очередным охлаждением молока пластинчатые охладители необходимо дезинфицировать водой при t = 850С, с помощью химических средств. Выпускают охладители ПОМ – 1А (500 л/ч); ПОМ – 1Б (1000 л/ч); ОМ – 400А (200 л/ч); для охлаждения молока под вакуумом при доении коров молокопровод, ООТ – М (3000 л/ч); ООУ – М (5000 л/ч) – для центральных молочных. Охлаждение молока в резервуарах. Этот способ в условиях горных пастбищ можно применять при любом способе доения коров: ручном; в переносные ведра; в центральный молокопровод. Резервуарный способ охлаждения молока позволяет организовать транспортировку его с ферм (горных пастбищ) по кольцевым маршрутам один раз в день. Для этой цели выпускают танки-охладители и резервуары-охладители емкостью от 200 до 2500 кг. По способу охлаждения ванны и танки делятся на два типа: охлаждение хладоносителем (водой, рассолом) и охлаждаемые непосредственным испарением хладагента (фреона). Выпускают: ТОВ – 1; ТО – 2; ТОМ – 2А; РПО – 1,6(2,5); РНО – 1,6(2,5); МКА – 2000А. Охлаждение молока при транспортировании его по трубам. Охлаждение осуществляется за счет теплообмена молока с грунтом через стенку трубопровода. Исследованиями установлено, что оптимальная глубина прокладки молокопровода должна составлять 0,7-1,0м. (Температура грунта при изменении глубины с 1 до 1,5 м меняется не значительно, всего на 0,70С). Температура грунта в летние месяцы на глубине 0,7 – 1,0 м остается практически постоянной и находится в пределах от 10 - 120С. Анализируя полученную зависимость, видно, что достаточно эффективное охлаждение молока происходит на длине . На последующих участках транспортируемого молока приближается к температуре среды и становится практически постоянной. Высокая эффективность использования молокпроводного транспорта в горных условиях подтверждается опытом эксплуатации горных молокопроводов, как за рубежом и, так и в нашей стране. Охладители молока и их классификация. Основные требования, предъявляемые к охладителям молока: Универсальность в отношении возможности охлаждения жидких молочных продуктов с различными физико-механическими свойствами. Не допускать бактериального загрязнения молока. Не допускать испарения продукта во время охлаждения. Быть удобными для проведения чистки, мойки и дезинфекции. Существующие охладители могут работать отдельно или входить в состав комбинированных охладительно-пастеризационных или очистительно-охладительных установок. Для охлаждения используют холодную воду родников, артезианских скважин. Глубокое охлаждение проводят за счет искусственного холода, полученного от холодильных машин или фригаторов. Современные охладители классифицируются по следующим признакам: По характеру соприкосновения с окружающим воздухом – открытые оросительные и закрытые проточные. По профилю рабочей поверхности – трубчатые и пластинчатые. По числу секций – одно– и многосекционные. По конструкции – одно- и многорядные (пакетные). По форме – плоские и круглые. По направлению движения теплообменивающихся сред - прямоточные, противоточные и с перекрестным движением сред. По воздействиям, вызывающим продвижение продукта – под напором (напорные; ОМ - 1) (или вакуумом) или собственного веса молока (без напорные; ООМ – 1000А). Наибольшее распространение на МТФ – совхозов и колхозов получили пластинчатые охладители ОМ – 400; ООТ – М, вакуумные оросительные охладители, очистители-охладители ОМ –1; ООМ – 1000А. Кроме того, используются танки-охладители ТОМ – 2А; РМГЦ – 4, молокоохладительные установки приведенных выше марок. Принципы охлаждения молока. Принцип охлаждения основан на теплообмене между молоком и холодоносителем (воздух, вода, рассол). Процесс теплопередачи происходит до тех пор непрерывно, пока температура молока будет выше температуры хладоносителя. Для эффективного охлаждения молока необходимо иметь достаточное количество хладоносителя на единицу молока и условия, обеспечивающие наивысшую теплопередачу. На величину теплопередачи влияют следующие основные факторы: Размер теплообменной поверхности. Средняя разность температур молока и хладоносителя. Скорость движения молока и хладоносителя. Теплопроводность и форма теплообменной поверхности. Свойства охлаждаемой жидкости и хладоносителя Средняя разность температур молока и хладоносителя зависит в сильной мере от соотношения потоков движения молока и хладоносителя. Потоки бывают прямоточные и противоточные. Прямоток – разница температур на входе и практически нет разности на выходе. Противоток – молоко и хладоноситель движутся навстречу друг другу. В этом случае создается достаточная разность температур и на входе и на выходе. При прямотоке температура молока не может быть ниже температуры выходящего из охладителя хладоносителя. Этот существенный недостаток резко снижает эффективность такого способа. При противотоке температура охлаждаемого молока может быть равна или несколько выше температуры входящего хладоносителя, и всегда значительно ниже температуры выходящего хладоносителя. Это главное и существенное преимущество противотока над прямотоком. Основы расчета охладителей молока. Количество теплоты, отдаваемой молоком хладоносителю, определяется по формуле: (тепловой поток, тепловая мощность) ,Вт где – массовый расход молока, кг/ч; – удельная теплоемкость молока, Дж/кг•0К; - начальная и конечная температура молока, 0К. Хладоносителя в охладитель необходимо подавать в несколько раз больше, чем охлаждаемого продукта. Отношение количества затраченного хладоносителя к количеству охлажденного продукта называется коэффициентом кратности расхода хладоносителя. Значение этого коэффициента находится в пределах: для рассольной секции -, для водяной -. Тогда, расход хладоносителя будет равен: Рабочая поверхность охладителя молока определяется из уравнения теплового баланса: где Q – количество теплоты, отдаваемого молоком, Вт; К – коэффициент теплопередачи, Вт/м2•0С; - средняя логарифмическая разность температур между молоком и хладоносителем. где – максимальная разность температур (на входе в охладитель) между молоком и хладоносителем; – минимальная разность температур (на выходе из охладителя). Если необходимо определить потребное количество охладителей молока (выпускаемых промышленностью), нужно знать часовую производительность участка охлаждения молока: , л/ч ,л где М0 – количество молока, поступающего на охлаждение, л; Qмах сутки – максимальное суточное количество молока, получаемого на ферме, л; Z – кратность доения коров в сутки; tохл – время, за которое должно быть охлаждено молоко (tохл=1-2 часа). Зная производительность участка охлаждения и часовую производительность охладителя конкретной марки (выбранного по каталогу)), определяется потребное количество охладителей: Определение мощности на привод лопастной мешалки для молока. При охлаждении молока в резервуарах с целью увеличения коэффициента теплопередачи молоко и хладоноситель необходимо перемешивать (перемещать). Наибольшее распространение для этой цели получили лопастные мешалки. Наибольший момент требуется в период пуска, поэтому расчет электрического двигателя ведут по пусковому моменту: , кВт. где - плотность молока, кг/м3; - глубина погружения мешалки, м; - число лопастей; - частота вращения лопастей, об/сек; , - наружный и внутренний радиусы вращения лопастей, м. Механическая характеристика мешалки лопастного типа – близка к вентиляторной.