Организация процесса производства сметаны и сметанного продукта с использованием модернизированного оборудования

По оперативным данным Минсельхоза России, по состоянию на декабрь 2021 г. суточный объем реализации молока сельскохозяйственными организациями на 2,6% больше показателя за аналогичный период прошлого года, что способствует увеличению производства молочных продуктов.

Такое стремительное развитие молочной отрасли рождает спрос на проектирование молочных предприятий, а также на качественное оборудование и его монтаж.

Анализ данных молочного рынка показал, что объем выпуска сметаны ежегодно растет, однако ее производство остается ниже, чем потребление [1].

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License

Решением данной проблемы может стать дополнительный выпуск сметанных продуктов. Немолочные компоненты в составе последних способствуют улучшению качества и приданию продукту функциональной направленности [2–11].

Однако, при получении нового сметанного продукта меняется его консистенция по сравнению с традиционной сметаной, поэтому требуется модернизация технологического оборудования [12–20].

Материалы и методы

В статье предложен вариант организации процесса производства сметаны и сметанного продукта с использованием модернизированного оборудования компании СтимИноксГрупп. Это производственно-инжиниринговая компания, осуществляющая комплексную разработку технологических проектов по организации

Оборудование компании СтимИноксГрупп подобрано в соответствии с технологическим процессом производства сметаны и сметанного продукта из расчета общего количества молока сырого 10 тонн.

Сметанный продукт вырабатывали по традиционной схеме. Особенностью технологии является внесение пищевых волокон и наполнителя в нормализованную смесь перед созреванием и заквашиванием.

Результаты и обсуждение

Процесс осуществляют по технологической схеме (рисунок 1).

Рисунок 1. Технологическая блок-схема производства сметаны и сметанного продукта

Figure 1. Technological block diagram of the production of sour cream and sour cream product

Молоко сырое принимают на станции приема и учета молока торговой марки СтимИ-ноксГрупп производительностью 5 т/ч. Данное оборудование позволяет осуществить скачивание молока из автомолцистерны, а также его грубую очистку, охлаждение, регистрацию и учет, перекачивание в резервуар для хранения. Станция изготавливается в модульном исполнении и имеет возможность обмена сигналами с другим технологическим оборудованием.

Станция приема и учета молока, производства СтимИноксГрупп обладает следующими преимущественными особенностями:

─ возможность безразборной мойки от централизованной CIP-станции;

─ автоматизация процесса приемки молока;

─ интуитивно понятный интерфейс управления;

─ возможность создания индивидуальной программы процесса приемки для заказчика;

─ имеется возможность автоматического пересчета в вес от заданной плотности молока;

─ вакуумный воздухоотделитель, с возможностью регулировки степени вакуумирования;

─ тангенциальный вход в бак, рассекатель на выходе;

─ имеется возможность внесения настройки в меню станции с выбором поставщика молока, а также учета приема молока с указанием конкретного времени и срока работы станции;

─ архивы с данными о времени, объемах и в течение какого времени принималось молоко могут храниться в контроллере станции приемки молока, либо с помощью flash-накопителя или посредством сети Интернет передаваться централизованно на жесткий диск компьютера;

─ простота в эксплуатации и обслуживании (рисунок 2).

Рисунок 2. Станции приема и учета молока производства СтимИноксГрупп

Figure 2. Stations for receiving and accounting for milk produced by StimInoxGroup

Хранение молока осуществляют в резервуарах торговой марки СтимИноксГрупп. Так как станция приемки молока уже будет оснащена пластинчатым охладителем, то в резервуар не обязательно включать рубашку охлаждения. Поэтому емкость для хранения лучше выбрать комплектации ОМВ. Последняя обладает следующими преимущественными характеристиками:

─ отбортованное дно (плавное сопряжение цилиндрической части и дна), в соответствии с современными гигиеническими стандартами, производится на современной автоматической установке для отбортовки;

─ теплоизоляция емкостей – пенополиуретан (не впитывает влагу, имеет самый низкий коэффициент теплопроводности, срок службы более 25 лет);

─ для изготовления используется запорносоединительная арматура и пищевая сталь высокого качества ведущих мировых производителей;

─ сварка TIG аргоном в среде защитного газа с использованием европейских расходных материалов;

─ использование европейских орбитальных труборезов;

─ электрохимическая обработка сварных швов установкой Clinox Power. Для абразивной зачистки, травления, пассивации используют высококачественные импортные расходные материалы (рисунок 3).

Рисунок 3. Емкость ОМВ производства СтимИнокс-Групп

Figure 3. OMV capacity produced by StimInoxGroup

Получение обезжиренного молока и сливок, а также очистку цельного молока осуществляют на одном сепараторе итальянского производства торговой марки Reda. Продукт подается под давлением с помощью системы мягкого притока и ускоряется до скорости разделения без повреждений жировых шариков. Широкая рабочая поверхность и очень высокая скорость отжима гарантируют оптимальное разделение и эффективность сливкоотделения. Обезжиренный продукт и сливки выходят под давлением, поэтому насос для подачи сливок на следующую переработку не требуется. На данном оборудовании также производят нормализацию молока, что значительно экономит бюджет производства при условии выпуска нормализованного молока.

Сепаратор-нормализатор имеет следующие преимущественные особенности:

─ очень высокая точность в конечном результате;

─ вариация сезона не влияет на содержание сырого молочного жира;

─ высокая скорость регулирования;

─ постоянство в результате;

─ несравнимое качество конечного продукта;

─ не требует квалифицированных технических кадров;

─ экономия энергии и времени;

─ увеличение объемов, подлежащих обработке;

─ диверсификация ассортимента продукции;

─ надежность компонентов;

─ REDA Ноу-Хау в технологии стандар- тизации;

─ возможность применять с другими сепараторами (рисунок 4).

Рисунок 4. Сепаратор-нормализатор фирмы Reda

Figure 4. Reda separator-normalizer

Подогрев молока осуществляют на пластинчатой пастеризационно-охладительной установке (ПОУ) за счет рекуперации. Нормализованные сливки направляют в емкость с охлаждением на кратковременное хранение. Выходящее из сепаратора обезжиренное молоко поступает обратно в ПОУ, где пастеризуется, охлаждается и направляется на дальнейшее хранение.

После нормализации, сливки направляют на пластинчатую пастеризационно-охладительную установку, которая оснащена выходом на гомогенизатор. Нормализованное молоко, пройдя через I секцию пастеризатора, подогревается до температуры 75–80 °С. Далее молоко направляют на гомогенизатор, итальянского производства торговой марки Bertolli.

Гомогенизаторы фирмы Bertoli обладают следующими преимуществами:

─ плунжеры устанавливают двойную направляющую, чтобы гарантировать идеальное совмещение между компрессионной головкой и уплотнениями, для увеличения срока службы плунжеров и уплотнений (невозможно установить с керамическими плунжерами);

─ манометр гигиенического исполнения с керамическим сенсором, остальные детали из AISI 316L;

─ клапан сброса избыточного давления: заданное значение предохранительного клапана механического действия на 20% больше максимального рабочего давления;

─ группа гомогенизации двухступенчатая, пневмопривод с системой масляного демпфирования; материал клапана гомогенизации – карбид вольфрама, спеченный или стеллит;

─ прокладки из материалов VITON, EPDM или NBR;

─ клеммная коробка из окрашенного железа, размещенная внутри машины, к которой подключаются все электрические провода, за исключением основного питания (рисунок 5).

Рисунок 5. Гомогенизатор фирмы Bertoli

Figure 5. Bertoli homogenizer

После гомогенизации молоко и сливки обратно возвращаются в пластинчатую пастеризационно-охладительную установку, где подогреваются до температуры пастеризации 92–95 ℃ с выдержкой 15–20 секунд. Далее пастеризованный продукт охлаждают до температуры 2–6 °С (рисунок 6).

Рисунок 6. Модульная пастеризозионно-охладительная установка производства компании СтимИноксГрупп

Figure 6. Modular pasteurising-cooling unit manufactured by StimInoxGroup

Для получения сметаны более густой консистенции необходимо выдержать пастеризованные сливки при температуре 2–6 °С 1–2 ч. Созревание производят в ваннах ВДП или ОСВ торговой марки СтимИноксГрупп, где будет проходить дальнейшее сквашивание сливок (рисунок 7).

Рисунок 7. Чертеж модернизированной ванны длительной пастеризации: 1 – мотор-редуктор; 2 – мешалка рамная; 3 – крышка; 4 – теплоизоляция; 5 – змеевик охлаждения; 6 – скребок; 7 – нога; 8 – барботер паровой; 9 – патрубок слива или наполнения

Figure 7. Drawing of a modernized bath for long-term pasteurization: 1 – motor-reducer; 2 – frame mixer; 3 – cover; 4 – thermal insulation; 5 – cooling coil; 6 – scraper; 7 – leg; 8 – steam bubbler; 9 – drain or fill pipe

При производстве сметанного продукта, подготовленные немолочные ингредиенты вносят в пастеризованные сливки перед этапом созревания. Далее смесь тщательно перемешивают и охлаждают.

После созревания нормализованную смесь подогревают до температуры 24–26 °С путем подачи теплой воды в рубашку ВДП. Затем перемешивают рамной мешалкой на максимально низких оборотах. В подогретую смесь вносят закваску на основе молочнокислых стрептококков, сливочных и ароматообразующих бактерий. Сквашивание производят до нарастания кислотности до 65–80 °Т в течение 11–16 ч.

Для улучшения качества сгустка произведена модернизация стандартной комплектации емкостей ВДП:

─ на рамной мешалке установлены фторопластовые скребки для увеличения площади перемешивания;

─ уменьшена частота вращения мешалки для предотвращения повреждения сгустка;

─ увеличена мощность мотора-редуктора;

─ змеевик нагрева и охлаждения установлен не только по бокам, но и на днище емкости, для более быстрого нагрева и охлаждения продукта.

Эти изменения позволяют получить продукт с улучшенными органолептическими свойствами и ускорить некоторые технологические процессы.

После завершения процесса сквашивания сметану или сметанный продукт охлаждают в резервуаре и перемешивают до однородной массы. Охлажденный продукт направляют на фасовку (рисунок 8) при помощи винтового насоса и далее в холодильные камеры для хранении при температуре 0–8 °С 12–16 ч. Затем продукт направляют на реализацию.

Рисунок 8. Фасовочный аппарат ПастПак Р производства компании Таурас Феникс

Figure 8. Filling machine PastPak R manufactured by Tauras Fenix

После проведения всех технологический операций производят мойку оборудования на станции СИП-мойки от компании СтимИноксГрупп.

Мойка технологического оборудования, трубопроводов, а также циркуляция моющих растворов осуществляется через технологическую гребенку. Оборудование и трубопроводы моются последовательно. Пастеризационно-охладительная установка моет «сама себя», захватывая гомогенизатор, сепаратор-сливкоотделитель, а также трубопровод «вход на пастеризатор» и «выход с пастеризатора» (через гребенку).

Станция мойки СИП технологического оборудования работает в полуавтоматическом режиме с контролем необходимых технологических параметров, обеспечивающих качество мойки (температурные режимы).

Планируемое количество независимых станций мойки – 1. Производительность станции регулируется частотным преобразователем, установленным на насосах подачи и возврата моющего раствора (рисунок 9).

Рисунок 9. Станция СИП-мойки производства СтимИноксГрупп

Figure 9. CIP washing station produced by StimInoxGroup

Проведен анализ показателей качества свежевыработанных продуктов и в процессе хранения. Данные реологических показателей сметанного продукта подтверждают целесообразность применения пищевых волокон при его

Анализ расчетов основных экономических показателей проектируемого производства сметаны и сметанного продукта показал его целесообразность.

Заключение

Проведено совершенствование технологии производства сметаны и сметанного продукта с использованием модернизированного оборудования. Доказана эффективность применения пластинчатой пастеризационно-охладительной установки для пастеризации молока и сливок за счет снижения затрат на производство и себестоимости продукции, а также уменьшения площади цеха и затрат на оборудование. Модернизация емкости ВДП за счет применения фторопластовых скребков, увеличения мощности мотора-редуктора, уменьшения частоты вращения мешалки, установки змеевика охлаждения не только по бокам емкости, но и по днищу, позволяет получить более плотный сгусток и высокие производстве.

органолептические показатели продукта.