ВВЕДЕНИЕ

Молоко и молочные продукты играют большую роль в питании людей. Включение молочных продуктов в любой пищевой рацион повышает его полноценность, способствует лучшему усвоению дру­ гих компонентов.

Известно, что молоко, как и хлеб, человечество начало использо­ вать в пищу более пяти тысячелетий назад. Производство молока и улучшение его качества интересовало людей с глубокой древности. Так римский писатель Варрон еще до нашей эры в книге «Сельское хозяйство» поместил сведения о том, как получить молоко хорошего качества. В литературных источниках XI в. уже упоминается о мо­ лочных продуктах. «Молоко, — писал академик И. П. Павлов, — это изумительная пища, приготовленная самой природой».

По научно обоснованным нормам молоко и молочные продукты должны составлять одну треть пищевого рациона человека. В моло­ ке содержатся питательные вещества и биологические активаторы (ферменты, витамины), необходимые для жизнедеятельности орга­ низма: около 20 различных аминокислот, свыше 20 жирных кислот и липидов, около 30 минеральных веществ (соли) и др.

Графическое изображение соотноше­ ния сухих веществ в молоке представлено на рис. 1.

Наряду с цельным молоком древ­ нейшими молочными продуктами явля­ ются сыр и творог. Одомашнивание диких животных несколько тысячелетий назад привело к использованию этих продуктов

впищу.

Врезультате жизнедеятельности мо-

Рис. 1. Состав коровьего мо­ ЛОЧНОКИСЛЫХ бактерий, всегда находящихлока

11

Введение

ся в молоке, возможно самопроизвольное скисание молока. При этом образуется сгусток, который уплотняется в результате есте­ ственного синерезиса. Естественным является и предположение, что в глубокой древности человек также случайно узнал и о сычуж­ ном сквашивании, используя в качестве тары для молока желудки убитых животных.

Древние люди обратили внимание на то, что если скисшее моло­ ко отжать, то оставшуюся творожистую массу можно долго хранить. Так появились продукты типа сыр и творог.

О продуктах типа творога и сыра, получаемых в результате кис­ лотного и сычужного свертывания молока, имеются сведения в про­ изведениях древних поэтов, в трудах философов и ученых (Гомер, Аристотель, Гиппократ, Катон, Палладий и др). Особенно подробно с указанием практических советов как сквашивать молоко, и требо­ ваний к качеству его писал Колумелла, живший в I в.

В средние века объемы производства сыра и творога возросли. Однако, производство было индивидуальное, ручное. Только в кон­ це XVIII...начале XIX вв. в крупных помещичьих хозяйствах были

организованы сыроварни с изготовлением для рынка не только сы­ ров, но и топленого масла, сметаны и творога. Позднее начали орга­ низовываться мелкие кустарные молочные заводы, зачастую в прис­ пособленных помещениях, с минимальным простейшим оборудова­ нием и различными приспособлениями для переработки молока. Но даже в начале XX в., применяемое при переработке молока обо­ рудование было достаточно примитивным. Это видно на примере организации производства творога в России в 20-е гг. прошлого сто­ летия на сыродельных заводах (сыроварнях) и молочных заводах (в городах). Промышленное производство творога осуществлялось главным образом кислотным способом с последующим отваривани­ ем сгустка в открытых котлах или в печках. Многие десятки лет про­ изводство творога оставалось на сравнительно низком техническом уровне, в основном за счет наличия в технологическом процессе та­ ких сложных и продолжительных операций, как сквашивание и прессование. Преобладали ручные операции.

Творог выпускался двух видов: из жирного молока или из «тоще­ го» молока. В продажу шел творог в свежем виде, для хранения впрок — в соленом виде. Производство осуществлялось практичес­ ки полностью вручную в деревянных чанах, деревянных прессах, то­ почных печах, и т. д. С небольшими изменениями это аппаратурно-

12

Введение

процессовое оснащение производства творога сохранилась до конца 40-х гг.

Вконце 40-х...начале 50-х гг. в России согласно ГОСТ 3-47 тво­ рог вырабатывался двух сортов: жирный и обезжиренный. В зависи­ мости от качественных показателей каждый сорт делился на выс­ ший, первый и второй.

Сквашивание молока проводилось в двустенных ванных или специальных дубовых чанах. Сквашивание продолжалось 8... 12 ч, конец сквашивания определялся по внешнему виду. Затем сгусток творожным ковшом перекладывали в ушаты и ставили для отвари­ вания в водогрейную коробку или в котел с горячей водой (55...60°С). Для равномерного прогрева сгусток осторожно переме­ шивали. Прогретый сгусток разрезали крест накрест длинным дере­ вянным ножом. Затем ушаты вынимали из воды и ковшом с отвер­ стиями для стекания сыворотки творог перекладывали в металличес­ кие луженные решета, где он несколько охлаждался и уплотнялся (самопрессовка). Для окончательного охлаждения его переносили в помещение с температурой 6...8°С.

При самопрессовании выделялось лишь часть сыворотки. Для дополнительного удаления сыворотки творог прессовали в таре, предназначенной для его упаковки, обычно в деревянных кадках обратноконической формы. Для этого, заполнив кадку на одну треть или наполовину, творог накрывали чистой материей и деревянным кружком с грузом. После выдержки выделившуюся сыворотку сли­ вали, затем укладывали новый слой творога и вновь прессовали и т.

д.до тех пор, пока не наполняли кадку. Спрессованный в кадке тво­ рог покрывали листом промытого и запаренного пергамента и зак­ рывали крышкой.

Хранили творог в прохладном (4...6°С) помещении до одного ~ двух месяцев. Если творог должен был храниться 6...9 мес, его замо­ раживали при температуре 1...2°С, выдерживали, затем пускали в ре­ ализацию. Из этого видно, что процесс был достаточно длительный, трудоемкий, требовал больших затрат ручного труда.

И лишь в 50...60-е годы положение начало заметно изменяться.

Вэтот период были выполнены значительные конструкторские и практические работы по механизации и аппаратурному оформле­ нию проведения основных технологических операций производства творога. Для молочных заводов начали выпускаться ванны для сква­ шивания молока и получения творожного сгустка; пресс-тележки

13

Введение

для удаления сыворотки из творожного сгустка; установки для прес­ сования и предварительного охлаждения творога в мешочках, творогоизготовители с прессующими ваннами, где возможно совме­ щать операции заквашивания молока, получения сгустка, разрезка сгустка, удаления сыворотки и окончательное прессование творога; творогоизготовители непрерывного действия; сепараторы для тво­ рога; охладители для творога (одноцилиндровые и двухцилиндро­ вые); шнековый подъемник для творога; смеситель творога со слив­ ками; вальцовка для творога; машина для растирания творога; ме­ сильные машины для смешивания творожной массы с сахаром, изюмом, сливками, маслом и другими компонентами; дозаторысмесители; поточные линии производства творога раздельным спо­ собом.

Все основные технологические операции производства творога стали высоко механизированными. Это позволило увеличить объем производства творога (табл. 1) до объемов, обеспечивающих средне­ душевое потребление его в сутки в соответствии с рекомендациями Института питания Академии медицинских наук (20...25 г).

Табл. 1. Рост промышленного производства творога в СССР в 1963...1972 гг., тыс. т

Вид творога	1963	1964	1965	1966	1967	1968	1969	1970	1971	1972
Жирный	173,3	183,8	242,9	272,6	312,2	352,0	385,0	386,0	381,0	417,2
Нежирный	38,2	64,2	74,7	70,3	74,4	76,8	83,8	92,1	107,9	127,8

Появились полуавтоматы и автоматы для фасовки и упаковки творога и творожной массы в мелкую потребительскую тару.

Аналогичная картина наблюдалась и при выработке других мо­ лочных продуктов (сыр, кисломолочные продукты, казеин, масло и

др).

С 50...60-х гг. молоко и молочные продукты стали играть еще большую роль в питании людей.

Следует отметить, что конструктивное оформление технологи­ ческого оборудования, аппаратов осуществлялось с учетом требова­ ний режимов технологических процессов на тот или иной продукт. Однако наблюдалась и обратная тенденция, когда режимы техноло­ гических процессов корректировались, изменялись применительно к процессам механизации и автоматизации. Так появился резерву-

14

Введение

арный способ производства кефира, солянокислый способ произ­ водства творога и др.

Это взаимное «срастание» и взаимные «уступки» требований тех­ нологии с одной стороны и возможностей механизации и автомати­ зации процессов производства молочных продуктов с другой сторо­ ны продолжалось и позднее, происходит и в настоящее время.

Однако молочное сырье является относительно дорогостоящим, а его производство — трудоемким. Поэтому целесообразно более полно и рационально использовать это сырье в процессе переработки.

Проблема полного и рационального использования молока су­ ществует во всем мире не зависимо от системы экономических вза­ имоотношений и объемов производства. Эта проблема имеет замет­ ную экологическую составляющую. Суть проблемы заключена в су­ ществующей традиционной технологии производства молочных продуктов.

При сепарировании молока, производстве сметаны, сливочного масла, натуральных сыров, творога и молочного белка по традици­ онной технологии получают нормальные побочные продукты — обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку, которые в нас­ тоящее время в соответствии с ГОСТ Ρ 51917-2002 «Продукты мо­ лочные и молокосодержащие. Термины и определения» имеют ус­ ловный обобщающий термин — вторичное молочное сырье.

Обезжиренное молоко, пахта и молочная сыворотка, относящи­ еся к вторичным ресурсам молочного подкомплекса АПК, должны использоваться полностью и рационально.

При производстве 1 τ сливочного масла получают до 20 τ обезжи­ ренного молока и 1,5 τ пахты; при производстве 1 τ сыра и творога — до 9 τ молочной сыворотки. Обезжиренное молоко получают также при нормализации цельного молока по жиру.

Все виды получаемого в отрасли вторичного молочного сырья (ВМС) естественно учитываются, к их качеству в рамках принятых положений по стандартизации сформулированы определенные тре­ бования.

Во второй половине XX в. производство сыров, творога и казе­ ина возросло в несколько раз и сосредоточилось на крупных специ­ ализированных заводах. Соответственно возросли и сконцентриро­ вались объемы получаемой молочной сыворотки. В табл. 2 для при­ мера приведены данные о ресурсах и использовании молочной сы­ воротки на территории СССР (ныне территория стран СНГ).

15

Введение

Табл. 2. Получение и использование молочной сыворотки в СССР (СНГ), млн т

Показатель	1975	1980	1985	1986	1987	1988	1989	1990
Объем получаемой молочной		10,3						13,6
сыворотки	8,1		12,6	13,2	13,4	13,8	13,9
Использование на переработку	1,1	3,2	6,5	6,8	6,7	6,7	6,3	5,9
В том числе использовано на			3,3			3,5	3,5	2,6
пишевые цели	1,1	1,6		3,5	3,5

Появилась необходимость в более глубокой переработке больших объемов молочной сыворотки в пищевые продукты и полуфабрикаты, комбинированные продукты, кормовые средства. Во всем мире про­ ведено большое количество научно-исследовательских и конструк­ торских работ по разработке и совершенствованию технологических процессов, созданию необходимого оборудования и специализиро­ ванных производств по переработке молочной сыворотки. В насто­ ящее время из молочной сыворотки получают сгущенные и сухие концентраты, выделяют сывороточные белки, производят молочный сахар, используют для производства спирта, в производстве хлебобу­ лочных и кондитерских изделий, в производстве кормов.

Общие ресурсы молочного белково-углеводного сырья составля­ ют около 70% объемов перерабатываемого молока и по расчетам достигают ежегодно в России 15...20 млн т, что требует специального подхода к организации их промышленной переработки и является основой при создании безотходных производств по законченному или замкнутому технологическим циклам.

В настоящее время выпускается различное технологическое обо­ рудование, позволяющее осуществлять весь цикл технологических процессов, начиная от производства молока, транспортировки его на молокоперерабатываюшие предприятия, малоотходную перера­ ботку в различные молочные продукты, полуфабрикаты и кормовые добавки, производить фасовку, упаковку, хранение и транспорти­ ровку на реализацию.

Это оборудование можно сгруппировать по технологическим процессам производства и переработки молока.

Производство и первичная обработка молока на фермах. В этот период очень важно сохранить высокие качественные показатели молока. При машинном доении используются различные доильные аппараты и установки, молокомеры, аппараты для первичной обра-

16

Введение

ботки молока (цедилки, фильтры, фляги, емкости для охлаждения, хранения), санитарной обработке оборудования и инвентаря.

Известно, что непосредственно после дойки в молоке содержат­ ся бактерицидные вещества, убивающие микрофлору. Сохранить эти ценные свойства можно путем быстрого удаления из молока посторонних примесей (фильтрация) с последующим быстрым и глубоким охлаждением молока (табл. 3). Время, в течение которого проявляются бактерицидные свойства молока, называется бактери­ цидной фазой.

Табл. 3. Сохранение бактерицидных свойств молока в зависимости от температуры

	Продолжительность	Количество бактерий в 1 мл молока		Кислотность молока, °Т
	хранения молока после
		охлажденного до 8'С	неохлажденного	охлажденного до 8'С	неохлажденного
	дойки,ч
	0(парное)	11500	11500	17,5	17,5
	з	10500	18000	17,5	18,5
	6	8 000	100000	17,5	20,5
	12	7800	115000	17,5	27,01)
	24	62000	1300000	18,5	65,02)

1)Молоко свертывается при нагревании до 85°С.

2)Молоко свертывается без нагревания.

Сложные технологические процессы производства молока и мо­ лочных продуктов основываются на глубоком знании органической, физической, коллоидной и биологической химии, микробиологии и ферментологии, физики и химии молока, молочного животновод­ ства. Аппаратурное оформление технологических процессов требует всесторонних общетехнических знаний, а также знаний в области процессов и аппаратов, современного оборудования и автоматизи­ рованных линий.

Технология молока и молочных продуктов на основании вышеука­ занных фундаментальных знаний освещает и обосновывает требова­ ния к молоку как сырью, технологические схемы и технологические параметры обработки молока и выработки молочной продукции, сущность технологических процессов, формирование товарных и пи­ щевых свойств продукции, условия ее фасования, упаковывания, хра­ нения и транспортирования, контроль и оценку качества.

Общие требования, предъявляемые к конструкции оборудования мо­ лочной промышленности Машины и аппараты молочной промышлен-

17

Введение

ности выполнены так, чтобы разборка и сборка их перед работой могла быть выполнена с наименьшей затратой сил и времени. Движущиеся части по возможности закрывают, чтобы в них не попадали вода, остат­ ки молока и моющие растворы, а также, чтобы машинное масло не про­ никло в продукты.

Машины должны быть удобны в мойке, чистке и для контроля чистоты.

Части машин и аппаратов, соприкасающиеся с молоком и мо­ лочными продуктами, изготовляют из материалов, не оказывающих вредного влияния на продукты и допускающих чистку, мойку и де­ зинфекцию оборудования.

Расположение и конструкция узлов и механизмов машин, пусковых и тормозных устройств должны обеспечивать свобод­ ный и удобный доступ к ним, безопасность при монтаже, эксплу­ атации и ремонте. Элементы управления сконструированы так, чтобы исключалось их случайное или произвольное включение и выключение.

Все опасные зоны (приводные, передаточные, исполнительные механизмы) ограждают. Ограждения должны быть легкими, проч­ ными, надежно закрепленными, а во время ремонта, чистки и ос­ мотра оборудования должны легко сниматься. Отверстия в станинах машин, через которые руки рабочих или их одежда могут попасть в движущиеся части механизма, также ограждают.

Как отдельные узлы, так и машины в целом, не должны созда­ вать при работе шума и вибраций выше уровня, допустимого норма­ ми. В конструкции необходимо предусматривать максимальное ис­ пользование материалов, не создающих шума при работе машин и не снижающих их надежности и долговечности.

Аппараты и машины, при эксплуатации которых выделяются пыль, пары или газы, снабжают приспособлением для улавливания и удаления их из помещения.

Горячие поверхности оборудования, кроме разъемных и подвер­ гающихся частой мойке, должны быть изолированы, чтобы темпе­ ратура на поверхности изоляции не превышала 35°С. Наружная по­ верхность изоляции должна быть гладкой, устойчивой к влаге и ме­ ханическим повреждениям.

Управление машинами должно быть легким и удобным. Пуско­ вые устройства должны обеспечивать быстроту и плавность включе­ ния и выключения машин.

18

Введение

Технологическое оборудование должно быть снабжено регулиру­ ющей арматурой и контрольно-измерительными приборами (тер­ мометры, манометры, термографы и т. п.) с пределами измерения согласно технологии данного производства. Разрешенное давление быть отмечено на манометре красной чертой. Приборы должны иметь пломбы с указанием даты последней проверки. Запорная арма­ тура (вентили, краны, клапаны, задвижки и пр.) должны иметь надеж­ ные уплотнения, не допускающие пропуска жидкости или пара.

В конструкции машин предусматривают удобное и надежное крепление заземляющих или зануляющих проводов, четко обозна­ ченное на машине. Направление вращения механизмов в машинах и аппаратах должно быть указано красными стрелками.

Тяжелые узлы машин и машины в сборе должны иметь устрой­ ства для зачаливания при подъеме.

Аппараты, работающие при избыточном давлении свыше 0,07 МПа, должны удовлетворять требованиям, утвержденным Госгортехнадзором. Машины должны иметь хорошее внешнее офор­ мление. Наружные и внутренние поверхности должны быть гладки­ ми, обтекаемой формы, с плавными переходами к углублениям и закругленными углами, облегчающими поддержание их в должном санитарно-гигиеническом состоянии. Их окрашивают в светлые то­ на, не вызывающие зрительного утомления и соответствующие тех­ ническим условиям на окраску продовольственных машин.

Расположение масленок должно обеспечивать свободный и удобный доступ к ним. В машинах для труднодоступных узлов дол­ жна быть применена централизованная смазка. Каждую машину оборудуют аварийным выключателем. В комплект машины входят специальный инструмент и приспособления, необходимые для тех­ нического обслуживания, а также приложено руководство по ус­ тройству, монтажу, сборке, наладке и безопасным приемам работы.

Электродвигатели и электроаппаратура технологического обору­ дования должны соответствовать правилам технической эксплуата­ ции и безопасного обслуживания электроустановок промышленных предприятий.

Следует отметить, что конструкции технологического оборудо­ вания постоянно совершенствуются. При этом используются но­ вые, более экономичные и более эффективные технологические ме­ тоды, современные материалы и способы их обработки. Быстро внедряются новые виды тароупаковочных материалов. Ряд техноло-

19

Введение

гических процессов осуществляется в автоматическом режиме, все шире внедряются процессы с программным управлением. Совер­ шенствуются приборы и оборудование для измерения и контроля качественных показателей молочного сырья при его заготовках, на всех стадиях технологических процессов переработки, готовой мо­ лочной продукции и в процессе ее хранения.

Относительно перспектив развития техники и технологии пере­ работки молока в XXI в. академик Российской Академии сельскохо­ зяйственных наук Николай Никитович Липатов (Липатов Η. Η. Мо­ лочная промышленность XXI века: Обзорная информация. М.: АгроНИИТЭИММП, 1989, 56 с.) высказывал следующее. Анализ раз­ вития техники и технологии в молочной промышленности позволяет сделать вывод об использовании в будущем аппаратов непрерывного действия различной производительности, так как только аппараты этого типа можно подключать к компьютерной системе. Мембранная техника (обратный осмос, ультрафильтрация, электродиализ) будет доминирующей в XXI в. Работы, которые про­ водятся сейчас в мире в области мембранных процессов, показыва­ ют, что они позволят коренным образом изменить производство по­ давляющего большинства молочных продуктов. Удается уже сейчас с помощью мембран повысить концентрацию сухих веществ в кон­ центрированном молоке до 80%.

Можно предположить, что через 20...50 лет роль сепараторов и сушилок не будет такой первостепенной. Применение обратноосмотических процессов, безусловно, уже изменило и позволит еще больше в будущем изменить много традиционных процессов. Они дают возможность не только концентрировать и разделять, но и фракционировать молоко и другие жидкие продукты.

В настоящее время многие ученые считают, что большое будущее принадлежит электролучевым, импульсным, биологическим, ультразвуковым и радиационным методам обработки молока.

Наиболее сложно прогнозировать будущее упаковки молока. Нап­ равления ее развития очень сложны. По мнению автора, поспешность в использовании новых видов упаковок чревата серьезными послед­ ствиями для здоровья людей и состояния окружающей среды. Опыт применения полимерных упаковок для молока и молочных продуктов показывает, что не все они безвредны. Можно с уверенностью ска­ зать, что пока не созданы упаковочные материалы, способные конку­ рировать по безвредности и дешевизне со стеклянной тарой.

20

Введение

В перспективе компьютеры будут непременной составной частью молочных предприятий. Технологические процессы будут происхо­ дить по воле специалистов, но без их непосредственного участия. Обязанности человека будут выполнять роботы и системы компь­ ютерной техники.

Бурное развитие в последнее десятилетие информационной тех­ нологии, компьютерной техники, микроэлектроники, новых мате­ риалов послужило основой появления в молочной промышленнос­ ти новых машин, оборудования для фасовки, упаковки, модерниза­ ции уже существующего оборудования на новой элементной базе.

Вразделе I справочника даны краткие сведения об аппаратурнопроцессовом оснащении производства основных видах молочных продуктов в России.

Вразделе II справочника представлены сведения об оборудова­ нии и приборах, используемых в процессе производства молочных продуктов, сведения о производителях и поставщиках оборудования на настоящий период времени.

Взаключении приведены краткие рекомендации по подбору оборудования для предприятий по переработке молока.

Раздел 1

Краткие сведения об аппаратурнопроцессовом оснащении производства

молочных продуктов