введение 

     Кефир является одним из наиболее популярных кисломолочных диетических напитков и по праву занимает доминирующее положение среди всех продуктов  переработки молока.

     Родиной кефира является Северный Кавказ, где  его долгое время изготовляли  в бурдюках или в деревянных кадках. Технология его изготовления в аулах простая – кефирные грибки заливают парным молоком, охлажденным до 18-20 ⁰С, в процессе сквашивания и созревания продукт периодически взбалтывают. При созревании кефира вследствие усиленной аэрации активно развиваются дрожжи, что влияет на вкус и консистенцию продукта: консистенция становится жидкой, сметанообразной, вкус – специфическим, кислым, приобретает остроту.

     Кефирные  грибки оживляляют в кипяченом охлажденном обезжиренном молоке и использовали для приготовления заквасок. Молоко для кефира подогревали до 16-23 ⁰С и заквашивали закваской, непосредственно слитой с грибков. После получения сгустка бутыли взбалтывали для ускорения процесса образования напитка и выдерживали в помещении при температуре 14-16 ⁰С в течение суток, а иногда и более продолжительное время.

     По  той же технологии вырабатывали кефир  на городских молочных заводах, при  этом применяли пастеризацию молока и розлив напитка в бутыли с  герметичной укупоркой.

     В результате длительности технологического процесса, трудоемкости многих операций выпуск кефира был ограничен и спрос населения на него не удовлетворялся, поэтому в 30-х годах ХХ в. технологию кефира изменили: его стали выпускать ускоренным способом, получившим впоследствии наименование термостатного.

     Молоко, идущее на выработку кефира, стали  сквашивать при высоких температурах в термостатах без встряхивания и соответствующего накопления продуктов  дрожжевого брожения. В результате изменения технологии вместо мягкого  по консистенции полужидкого напитка с характерным освежающим вкусом заводы стали выпускать продукт с плотным сгустком, по вкусу похожим на простоквашу.

     В результате ряда научно-исследовательских  работ был разработан резервуарный способ производства кефира, являющийся в настоящее время общепризнанным и широко внедренным в молочную промышленность.

     Целью моей работы является рассмотрение типовой  технологической линии производства кефира резервуарным способом с охлаждением  продукта в резервуарной емкости  для сквашивания молока и фасовкой в полиэтиленовые пакеты. Данная технологическая линия широко применяется для производства кефира на предприятиях  и позволяет получать продукт с хорошими вкусовыми и органолептическими качествами, удовлетворяющими требованиям нормативных документов.

 

1.Обзор существующих  методик

 

     Существует  два способа производства кефира – резервуарный и термостатный. Резервуарный способ производства отличается от термостатного тем, что сквашивание  молока производится в большой емкости  и на розлив направляется продукт с перемешанным сгустком. Технологический процесс состоит из следующих операций: приемки и подготовки сырья, нормализации, гомогенизации, пастеризации и охлаждения, заквашивания, сквашивания в специальных емкостях, охлаждения сгустка, созревание сгустка, фасования. 

1.1 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.

1.2 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. 

1.3 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 типа Torula. 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. 

1.4Перемешивание 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.

 

      1.5 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. 

     1.6 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.  

     1.7 Требования к готовому продукту. 

     В соответствии с требованиями кефир должен удовлетворять следующим требованиям:

     Таблица 1. «Требования к готовому продукту» 

 

     Вкус  и запах – чистый, кисломолочный, освежающий.

     Консистенция  кефира должна быть однородной, напоминающей жидкую сметану. Допускается газообразование, вызванное дрожжами или ароматобразующими стрептококками.

 

2.Разработка схемы  технологического  процесса

 

     Рассмотрим  основную технологическую схему  производства кефира резервуарным способом с охлаждением в резервуарах. 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.

     Проанализируем  конкретную линию производства.

          Нормализованное по жирности молоко, охлажденное до 4-6 ⁰С, из молокохранительного танка В2-ОМГ-10 емкостью 10 тыс. л центробежным насосом НМУ-6 подается в балансировочный бачок пастеризационно-охладительной установки ОПЛ-5 и далее насосом НМУ-6 направляется в I секцию регенерации теплообменника, откуда подогретое до 30-35 ⁰С поступает в центральную трубку сепаратора-молокоочистителя ОМА-3М. Очищенное молоко под давлением, создаваемым напорным диском сепаратора, поступает в секцию II регенерации теплообменника, после чего направляется в секцию пастеризации для нагрева до 85 ⁰С и подается в танк Г6-ОПБ-1000, где выдерживается при этой температуре 5-10 мин. Из танка молоко самотеком направляется в гомогенизатор А1-ОГМ, где под давлением 125-175 ат гомогенизируется и поступает во вторую секцию теплообменника для отдачи тепла встречному потоку молока. Молоко, охлажденное до температуры заквашивания (23-25 ⁰С) поступает в двустенный танк ОТК-6, куда предварительно с помощью насоса НРМ-2 попадает закваска. Сквашивание происходит до кислотности 85-90 ⁰Т, затем сгусток перемешивается и тут же охлаждается холодной водой до 20 ⁰С. В дальнейшем сгусток оставляют в покое для созревания на 6-10 ч. По истечении времени созревания, перед началом розлива кефир в резервуаре перемешивают 2-10 мин. и подают на фасовочно-упаковочный автомат М6-ОПЗ-Е для расфасовки. Упакованный кефир рекомендуется выдерживать в холодильной камере перед реализацией до достижения им требуемого показателя условной вязкости и температуры 6 ⁰С.

     В состав данной линии входит следующее  технологическое оборудование: Танк молокохранительный В2-ОМГ-10 емкостью 10 тыс. л        каждый – 2ед.  

Насос центробежный НМУ-6 производительностью 6 тыс. л/час 1

Пастеризационно-охладительная  установка ОПЛ-5 производительностью 5 тыс. л/час -1 ед.

В состав ОПЛ – 5 входят:

Молокоочиститель  ОМА-3М производительностью 5 тыс. л/час – 2ед.

Гомогенизатор двухступенчатый А1-ОГМ с рабочим  давлением

до 200 атм. производительностью 5 тыс. л/час -1ед.

Танк  Г6-ОПБ-1000 для выдерживания пастеризованного молока

емкостью 1 тыс. л – 1ед.

Балансировочный бак -1ед.

Центробежный  насос для молока 36МЦ-10-20Щ - 1ед.

Бойлер- 1ед.

Насос для горячей воды 3К-9 -1ед.

Насос центробежный 36МЦ-6-12 – 1ед.

Насос-дозатор  НРМ-2 для подачи закваски

производительностью 250-2000 л/час  -1ед.

Смеситель для закваски с шаровым клапаном -1ед.

Танк  двустенный ОТК-6 для сквашивания  молока

емкостью 6 тыс. л каждый   4ед

Фасовочно-упаковочный  автомат М6-ОПЗ-Е – 1ед.

Данная  технологическая линия производства кисломолочных напитков резервуарным способом рассчитана на производительность 12 тыс. л. в сутки. 

     Техническая характеристика линии 

     Производительность  л в сутки - 12000

     Режим работы двухсменный

     Температура пастеризации, ⁰С 85-90

     Давление  гомогенизации, 125-175 Па

     Температура заквашивания, ⁰С20-25

     Температура охлаждения готового напитка, ⁰С 6

 

      Технологическое оборудование

     2.1Танк молокохранительный В2-ОМГ-10