Технология охлаждения молока

Первичная обработка имеет решающее значение для сохранения качества сырья, особенно это касается молочной продукции, которая считается скоропортящейся и при неправильном хранении способна изменить качество продуктов, которые изготавливаются из нее. Охлаждение молока на ферме позволяет снизить количество микроорганизмов, поэтому пропускать этот этап категорически запрещается.

Необходимость охлаждения

Свежее молоко содержит в себе большое количество бактерий. И даже при соблюдении всех условий сбора на фермах риск заражения продукции есть. Микроорганизмы попадают туда при доении с вымени коровы, воздуха и рук человека и содержатся в нем изначально.

Но в то же время в молоке содержатся противоположные по действию вещества – антибиотики, которые не дают размножаться бактериям в вымени коровы и в течение 2 часов после дойки.

Антибактериальным свойством обладают следующие вещества:

• ферменты;
• антитела;
• белки-иммуноглобулины;
• лизоцим;
• молозиво.

Эту способность «самоочищаться» называют бактерицидной, а время действия антибиотиков — фазой. Это только первый этап изменения химического состава и микрофлоры молока. Его еще называют статической фазой, поскольку значительных перемен не происходит. Ее длительность зависит не только от температуры, в которой хранят продукт, но и от исходного количества бактерий в нем.

Системы охлаждения молока устроены таким образом, чтобы продлить его годность на долгий срок. Постепенно антибактериальные вещества разрушаются, и наступает фаза смешанной микрофлоры. Этот процесс происходит постепенно, поскольку ферменты распадаются не одновременно, в то время как одни бактерии уже начали активное размножение, другие все еще подвержены активному бактерицидному влиянию.

Длительность этой фазы — от 12 до 18 часов. Причем, в этот период в жидкости развиваются разные типы микроорганизмов:

1. Криофлора преобладает, когда температура не поднимается выше 8^о С.
2. Мезофлора, включает в себя микроорганизмы, развивающиеся в диапазоне от 10^о до 35^о С.
3. Термофлора — бактерии, нормальная жизнедеятельность которых происходит только при высоких температурах – от 40^о С. Она нашла своё применение в производстве сыров.

Молочнокислая фаза. Она наступает при хранении молока в температуре выше 10^о С. Чем продолжительнее этот период – тем сильнее увеличивается количество молочнокислых бактерий, которые подавляют жизнедеятельность остальных. В начале этой фазы продукт еще можно обработать и сделать пригодным для употребления. При продолжительном хранении в такой температуре начинается процесс сквашивания, и молоко превращается в кисломолочный продукт.

Финальным этапом изменения микрофлоры является фаза плесени и дрожжевых грибов. Здесь молочнокислые бактерии прекращают своё существование, кислотность снижается, создаются благоприятные условия для размножения плесени и дрожжей.

Колонии грибов с помощью молочной кислоты способствуют разложению молекул белка и развитию других типов бактерий. Полностью изменяется консистенция раствора – он становится жидким, появляются газы. Вкус становится кислым, прибавляется привкус плесени и гнилости. На данном этапе продукт уже нельзя употреблять в пищу.

Время, в течение которого сырье остается свежим, находится в прямой зависимости от температуры, в которой оно хранится. После выдаивания и очистки от примесей его заливают в танки, чтобы поддерживать холодную среду.

Выбранная температура охлаждения молока зависит от того, через какое время планируется его последующая обработка:

• 35-40°С – 2 часа;
• 15°С – до суток;
• 5°С – 24-36 ч.

По стандартам производства сырье должно быть помещено в холодное место как можно быстрее, поскольку это помогает продлить статическую фазу. Чтобы обезопасить продукт от порчи, температуру ставят не выше 10 °С. Совокупность этих факторов влияет на длительность его бактерицидных свойств.

Существующие схемы понижения температур

Для сохранения качества продукции на фермах и молокозаводах применяются промышленные установки-охладители. На небольших предприятиях используется технология снижения температуры с помощью льда и воды, поскольку объемы продукции небольшие.

Этот механизм служит дополнением для танка-охладителя. Он представляет собой генератор льда или ледяной воды с теплообменником, через который протекает продукт, температура которого снижается до рекомендуемых 4^оС на несколько секунд.

Простые установки обладают следующими характеристиками:

• производственная мощность — 10000 л/24 ч;
• быстрое остывание с 35-40 С до 5С;
• мощность 10-15 кВт;
• длительность замораживания воды — до 10 ч.

Мгновенное охлаждение молока позволяет уменьшить количество бактерий в жидкости, не допустить использования антибиотиков для продления его срока годности и выпускать продукт, подходящий под государственный стандарт.

Танки-охладители, применяющиеся по большей части для его хранения, используют в основном две схемы: непосредственное и с теплоаккумуляцией. Первое иногда называют еще прямым.

Непосредственное изменение температуры заключается в подаче хладагента к стенкам резервуара, в результате чего молоко отдает свое тепло ему.

Схема промежуточного охлаждения требует больших затрат энергии и отличается сложным механизмом: сначала вода с помощью насоса распыляется по стенкам холодильника с молоком, от которого нагревается, стекает вниз и остывает. Этот процесс повторяется необходимое количество раз. Несмотря на свою высокую стоимость, технология с использованием теплообменника самая быстрая.

Для нормальной работы к емкости для охлаждения молока подсоединяются чиллеры, которые используются для изменения температуры воды или другого хладагента. Циркуляция холодильной жидкости в любой системе обеспечивается с помощью конденсаторов или теплообменников.

Изменение количества бактерий при охлаждении

На фермах и предприятиях с хорошими условиями гигиены изначальный уровень микроорганизмов несколько ниже и при правильном хранении не достигает критических отметок. Если бакобсемененность не превышает 1х10⁵ КОЕ/мл( КОЕ-колониеобразующая единица), при повышении этого же количества до 2х10⁵ ,то за 3 часа оно вырастает вдвое и становится непригодным.

Если сравнивать мгновенное и непосредственное остывание с точки зрения роста количества бактерий, то первое и здесь показывает лучший результат. К примеру, через 2,5 часа после остывания молока одной коровы с изначальной бакобсемененностью в 1х10⁵ с применением непосредственного способа остужения провоцирует рост бактериальных колоний в 2 раза.

При использовании схемы мгновенного снижения температуры размножения микроорганизмов не происходит.

Источники холода

Все способы охлаждения молока предполагают использование холодильников или подобных им устройств. В таких системах используются специальные вещества, отдающие холод. Их называют хладагентами. Одним из первых применялся аммиак, диоксид серы и углекислота. Для достижения рекордно низких температур используют бутан, этан, метан и пропан.

В 20-м веке были впервые созданы фреоны, которые соответствуют современным требованиям к холодильным системам. Воздух и вода являются хладагентами, но используются только в системах охлаждения воздуха.

Все хладагенты разделяются на несколько следующих групп:

1. Синтетические, созданные на основе метана или этана (фреоны). Их преимущества — безвредность для человека, отсутствие пожаро- или взрывоопасности. Но они были запрещены, поскольку не являются экологически безопасными и разрушают озоновый слой.
2. Природные: аммиак, углеводороды, углекислота, вода. Аммиак считается опасным для здоровья человека, но нашел применение в сельскохозяйственной промышленности в качестве удобрения. Правильная технология его применения снижает взрывоопасность и риск отравления человека к минимуму. Остальные вещества безопасны и свободно используются при создании холодильных установок.

Другими источниками холода в установках выступают хладоны — химические соединения, являющиеся производными углеводородов в комбинации с фтором и бромом. Благодаря своей структуре, высокой плотности и вязкости у них повышается коэффициент теплоотдачи.

Их используют до сих пор, за исключением одного вида хладона под маркировкой R12. Он отличается высокой взрывоопасностью и способностью образовывать газ, негативно влияющий на экологию. Поэтому он запрещен.

Энергосбережение на молочном производстве

Большая часть всего оборудования на фермах служит уже по 30-40 лет, поэтому ухудшается его качество, учащаются поломки, следовательно, оно поглощает больше энергии, чем необходимо. Даже любая новая технология охлаждения молока, созданная с учетом всех недостатков, не будет экономной в плане электроэнергии. Если не предпринимать никаких мер, то через время такое положение введёт производство в убыток.

Первый шаг к сохранению средств — выполнение энергозатратных процессов ночью. Поэтому большие предприятия работают в ночную смену, когда тариф на электроэнергию ниже. Преимущество такого способа в том, что утром в магазины поставляется свежее молоко. Кроме того, в качестве холода используется лёд, который заготавливают в специальных танках с трубами, на которых он намораживается. И при необходимости охладить сырье используют этот лед.

Важно обеспечить бесперебойную работу охлаждающей системы, поскольку постоянное включение требует задействования большей мощности. Для этого к машине подсоединяются следующие дополнительные аппараты:

1. Маслоотделитель необходим для отбора лишнего масла, находящегося в составе холодильной жидкости. Если он будет скапливаться в конденсаторе, это повлечет за собой ухудшение теплообмена.
2. Ресивер — сосуд для хладагента, предназначенного для остывании камеры.
3. Насос используется для усиления циркуляции воды или холодильной жидкости.
4. Переохладитель — для повторного охлаждения хладагента в большой установке.

Другой способ значительно сэкономить на затратах на молокозаводе — рекуперация отводимого тепла. Этот процесс заключается в забирании оставшегося тепла удаляемого воздуха и нагревании нагнетаемого воздуха.

Подобным образом это происходит и с молоком, но для этого необходимо устройство с теплообменником. При охлаждении сырья с их помощью образуется теплая вода. Продукт при любом из этих способов способно повысить температуру воды и уменьшить потребление энергии при охлаждении.

← Вернуться