Общая технология молочной отрасли

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Кафедра технологии переработки молока и мяса
Н.Г. ДОГАРЕВА, Л.В. ГОЛУБЕВА
ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
МОЛОЧНОЙ ОТРАСЛИ
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом
государственного образовательного учреждения высшего профессионального
образования «Оренбургский государственный университет»
Оренбург 2009
УДК 637.1 (076.5)
ББК 36.95 я.73
Д 59
Рецензент
доктор биологических наук, профессор Е.П. Мирошникова
Д 59
Догарева, Н.Г.
Общая технология молочной отрасли: лабораторный практикум /
Н.Г Догарева, Л.В. Голубева. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2009. - 52 с.
Лабораторный практикум состоит из 9 лабораторных работ по
исследованию процессов молочной промышленности и по изучению
продуктовых расчетов, а также приведены методы исследования необходимые для выполнения данных работ. Каждая работа включает теоретическое изложение материала, описание методики проведения опытов и задания.
Лабораторный практикум предназначен для выполнения лабораторных работ по дисциплине "Общая технология молочной отрасли"
для студентов специальности 260303 «Технология молока и молочных
продуктов».
ББК 36.95 я 7
©Догарева Н.Г., 2009
© Голубева Л.В., 2009
© ГОУ ОГУ, 2009
2
Содержание
1 Лабораторно-практическое занятие № 1.
Расчет цен на закупаемое молоко – сырье с учетом содержания жира,
белка и его сортности………………………………………………………..
2 Лабораторно-практическое занятие № 2
Материальный баланс молочной промышленности (алгебраический и
графический метод)………………………………………………………….
3 Лабораторно-практическое занятие № 3
Определение средневзвешенной массовой доли жира в молоке………….
4 Лабораторно-практическая работа № 4
Сепарирование молока. Определение его эффективности………………..
5 Лабораторно-практическая работа № 5
Нормализация молока………………………………………………………..
6 Лабораторно-практическое занятие № 6
Нормализация молока в производстве молочных продуктов……………..
7 Лабораторно-практическая работа № 7
Тепловая обработка молока. Определение ее эффективности……………
8 Лабораторно-практическое занятие № 8
Степень использования составных частей молока. Расчет расхода сырья
при производстве молочных продуктов…………………………………….
9 Лабораторно-практическая работа № 9
Гомогенизация молока. Определение ее эффективности…………………
10 Методы исследования молока и молочных продуктов…...……………
4
8
14
17
23
27
33
35
38
41
3
1 Лабораторно-практическое занятие № 1
Расчет цен на закупаемое молоко – сырье с учетом
содержания жира, белка и его сортности
Рекомендации по расчету цен на закупаемое молоко
При заключении договора с хозяйствами рекомендуется устанавливать
базовую закупочную цену на молоко высшего сорта при оценке его по ГОСТ
Р 52054-2003 «Молоко натуральное коровье - сырье. Технические условия ».
при отклонении показателей качества заготовляемого молока следует применять понижающие коэффициенты к согласованной на него цене: высший
сорт – 1,0; первый сорт – 0,9; второй сорт – 0,8.
Согласно ГОСТ Р 52054-2003 установлены: базисная массовая доля
жира – 3,4 %, белка – 3,0 %.
Например, согласованная цена на молоко высшего сорта 6 р./кг при базисных содержаниях жира 3,4 %, белка 3,0 %. Тогда 1 кг молока первого сорта будет стоить 6 р.*0,9 = 5 р. 40 к., второго – 6 р.*0,8 = 4 р. 80 к.
Количество молока в зачетном весе должно приниматься в зависимости
от массовых базисных долей жира и белка.
Расчет зачетного молока производится по формуле:
К зач. мол. = К ф. м
Ж ф. м.
Ж б . м.
×
Б ф. м.
Б б . м.
(1.1)
где Кзач. мол. – количество зачетного молока, кг;
Кф. м. – количество фактического молока, поступившего на переработку, кг;
Жф. м. – фактическая массовая доля жира в молоке, %;
Жб. м. – базисная массовая доля жира в молоке, %;
Бф.м. – фактическая массовая доля белка в молоке, %;
Бб.м. – базисная массовая доля белка в молоке, %.
Например: поступило 1000 кг молока с массовой долей жира 3,5 % и
белка 2,9 %.
3,5 2,9
К зач. мол. = 1000 ×
×
= 1000 × 1,029 × 0,967 = 995 кг.
3,4 3,0
Пример расчета доплат (или скидок) за молоко в зачетном весе:
- хозяйству при поступлении 1000 кг молока с массовой долей жира
4,2 % и белка 2,8 % завод оплачивает за 1152 кг, т. е. доплачивает 912 р.
(152 кг × 6 р. = 912 р.)
- предприятие получит дополнительно жира в 152 кг молока – 517 ж.ед.
(152Ч3,4=517 ж.ед. )
517 ж. ед./ 72,5 % жира в масле «Крестьянское» - 7,13 кг масла.
4
80 р. × 7,13 кг = 570 кг (80 р./кг – отпускная заводская цена масла).
При закупочной цене заготовляемого молока 6 р./кг принимаем цены
по жиру и белку: 40 % цены по жиру – 2,4 р.; 60 % цены по белку – 3,6 р.
В 1000 кг молока при базисном показателе жира 3,4 % содержится:
1000 × 3,4
= 34 кг жира
100
и
1000 × 3,0
= 30 кг белка.
100
Стоимость 1 кг жира -
1000 × 2,4 р.
= 70,6 р.
34
Стоимость 1 кг белка -
1000 × 3,6 р.
= 120 р.
30
Из предложенных расчетов видно, что доплаты (скидки) за 1 т. молока
составляют:
- за каждые 0,1 % жира - ± 70,6 р. к закупочной цене молока;
- за каждые 0,1 % белка - ± 120 р. к закупочной цене молока.
Таблица 1.1 – Расчет закупаемых цен
Массовая
доля, %
Фактическое
количество
молока, кг
2
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
жира
белка
3
3,2
3,4
3,6
4,0
4,2
3,2
3,4
3,6
4,0
4,2
3,2
3,4
3,6
4,0
4,2
4
3,1
3,1
3,1
3,1
3,1
3,0
3,0
3,0
3,0
3,0
2,9
2,9
2,9
2,9
2,9
Стоимость
1 кг
жира, р.
Стоимость
1 кг
белка,
р.
Расчет по
жиру
с данного
молока, р.
(гр.2хгр.3
хгр.5)100
5
70,6
70,6
70,6
70,6
70,6
70,6
70,6
70,6
70,6
70,6
70,6
70,6
70,6
70,6
70,6
6
120
120
120
120
120
120
120
120
120
120
120
120
120
120
120
7
2259
2400
2542
2824
2965
2259
2400
2542
2824
2965
2259
2400
2542
2824
2965
Расчет по
белку
сданного
молока, р.
(гр.2хгр.4х
хгр.6)100
8
3720
3720
3720
3720
3720
3600
3600
3600
3600
3600
3480
3480
3480
3480
3480
Итого
стоимость
сданного
молока, р.
(гр.7 +
гр.8)
9
5979
6120
6262
6544
6685
5859
6000
6142
6424
6565
5739
5880
6022
6304
6445
5
Пример расчета
Согласованная цена за 1 кг молока высшего сорта равна 6 р. При базисных содержаниях жира 3,4 % и белка 3,0 %.
Принимаем 1000 кг молока. Расчет ведем следующим образом: 40 %
за жир, 60 % за белок. В 1000 кг молока при базисной массовой доле жира
3,4 % содержится 1000 Ч3,4/100 = 34 кг жира и при базисной массовой доле
белка 3 % 1000 Ч3,0/100 = 30 кг белка.
Стоимость 1 кг жира составляет 6000 Ч 40/100 = 2400/34 = 70,58 р.,
1 кг белка – 6000 – 2400 = 3600/30 = 120 р.
Фактическое содержание жира составляет 3,6 %, белка – 3,1 %.
Мзач. = (400кг Ч3,6/3,4 + 600 Ч 3,1/3) = 423,5 + 620 = 1043,5 кг.
Стоимость сырья (за 1 кг – 6 р.) 1043,5 Ч 6 = 6261 р.
Пример расчета
На переработку за 2007 год поступило 800 тыс. тонн молока с массовой долей жира 3,67 %, белка 2,94 %. При расчете 40 % за жир и 60 % за белок получаем:
800 тыс. т Ч 40/100 = 320 тыс. т молока за жир,
800 – 320 = 480 тыс. т молока за белок.
320 тыс. т Ч 3,67/3,4 + 480 Ч 2,94/3 = 345,4 + 470,4 = 815,8 тыс. т – зачет молока.
При стоимости молока 6 руб. за 1 кг заводы платят хозяйствам
6 Ч 815,8 = 4 894 800 000 р.
Если молоко высшего сорта, то предполагается доплата за качество от
3 до 5 %, первого сорта – от 2 до 3 %. Если молоко второго сорта, из стоимости вычитают 2 %. Все доплаты за качество оговариваются в договоре между
сдатчиком сырья и переработчиком. В данном случае если все молоко поступило высшего сорта, то заводы заплатят хозяйствам за каждый килограмм не
6, а 6,18 р. тогда стоимость сырья составит:
6,18 Ч 815,8 тыс. т = 5 041 644 000 руб., т. е. дополнительно хозяйства
получат 146 844 000 руб.
Решить задачи
1 От поставщика поступило молоко 1 сорта в количестве 1000 кг. По
условиям договора цена за 1 т. молока 1 сорта для массы, соответствующей
базисной норме массовой доле жира 3,4 % - 7000 р. Фактическая доля жира в
молоке при приемке по результатам лабораторного исследования – 4 %. Определить сумму к оплате поставщику за поступившее молоко по фактическим показателям доли жира (4,0 %) в молоке. Определить стоимость 1 кг.
жира.
2 В договоре установлена цена за 1 кг жира 205 р. Поступило молоко
1 сорта в количестве 1000 кг. Фактическая доля жира в молоке по результатам лабораторного исследования составила 4 %. Определить сумму к оплате
6
поставщику за поступившее молоко по фактическим показателям доли жира
(4 %) в молоке.
3 По условиям договора установлена цена за 1 кг белка 120 р. и за 1
кг жира 100 руб. От поставщика поступило молоко 1 сорта в количестве 1000
кг. Фактическая доля жира в молоке при приемке по результатам лабораторного исследования составила 4 %, белка - 2,95 %. Определить сумму к оплате
поставщику за поступившее молоко по фактическим показателям доли жира
(4 %) и белка (2,95 %) в молоке.
7
2 Лабораторно-практическое занятие № 2
Материальный баланс молочной
(алгебраический и графический метод)
промышленности
Материальный баланс молочной промышленности
Материальный баланс предназначен для учета в производстве молочных продуктов.
В переработку поступает сырье. В процессе переработки сырья получают готовый и побочный продукт. Например, при производстве питьевого
молока из цельного молока (сырье) получают нормализованное молоко (готовый продукт) и обезжиренное молоко или сливки в качестве побочного
продукта. При производстве творога или сыра из нормализованного молока
(сырье)получают творог (готовый продукт) и сыворотку (побочный продукт).
При производстве масла из сливок (сырье)получают масло (готовый продукт)
и пахту (побочный продукт). При производстве молочных консервов из нормализованного молока (сырье) получают сгущенное молоко или сухое молоко (готовый продукт) и воду (побочный продукт).
Масса переработанного сырья должна быть равна сумме масс готового и побочного продуктов. Однако после переработки сырья в реальном производстве сумма масс готового и побочного продуктов меньше массы затраченного на них сырья, так как в производстве существуют потери.
Потери могут быть производственными и непроизводственными.
Производственные (технологические) потери возникают при переработке сырья: остатки сырья и продукции на машинах и аппаратах, молокопроводах, при техническом и микробиологическом контроле сырья и продукции. Это неизбежные потери производства.
К непроизводственным потерям относят: брак; потери, возникающие
из-за неисправного оборудования; утечку из трубопроводов и т.д.
Для контроля сырья разработаны нормы предельно допустимых потерь, учитывающие технологические, но не учитывающие непроизводственные потери.
Потери могут выражаться в процентах (n) и весовых единицах (П).
Материальный баланс в производстве молочных продуктов основан
на двух уравнениях.
Первое уравнение материального баланса
Масса сырья равна сумме массы готового продукта, массы побочного
продукта и производственных потерь.
mC . = m Г . П . + m П . П . + П
(2.1)
или
8
mС . = m Г . П . + m П . П . +
mС × n
100
(2.2)
где mс – масса сырья (в весовых единицах);
mг.п – масса готового продукта (в весовых единицах);
mп.п – масса побочного продукта (в весовых единицах);
П – потери сырья (в весовых единицах);
n – норма предельно допустимых потерь сырья (в %).
Второе уравнение материального баланса
При производстве молочных продуктов в первую очередь нужно учитывать переход питательных веществ (компонентов) молока из сырья в готовый и побочный продукты, а также потери. Масса компонента молока в сырье равна сумме массы компонентов в готовом и побочном продуктах и в потерях.
mС . × rС . m Г . П . × rГ . П . m П . П . × rП . П . mС . × rС . × nr
=
+
+
(2.3)
100
100
100
100
где rс – компонент сырья, %;
rг.п – компонент готового продукта, %;
rп.п – компонент побочного продукта, %;
nr – норма предельно допустимых потерь данного компонента, %.
Компонентом r в конкретных случаях могут быть:
Ж – массовая доля жира, %;
С – массовая доля сухих веществ, %;
О – массовая доля СОМО, %;
Б – массовая доля белка, %.
С помощью первого и второго уравнений материального баланса
можно рассчитать массы сырья, готового и побочного продуктов с учетом
потерь при производстве различных молочных продуктов.
Алгебраический метод расчета материального баланса
Запишем первое и второе уравнения материального баланса в общем
виде, выразим какой-то один неизвестный показатель через два известных в
первом уравнении и подставим его значение во второе уравнение материального баланса.
m ×n
mС . = m Г . П . + m П . П . + С
(2.2)
100
mС . × rС = m Г . П . × rГ . П . + m П . П . × rП . П +
mС . × rС . × nr .
100
(2.3)
Выразим массу побочного продукта через массы сырья и готового
продукта с учетом потерь.
9
m П . П . = mС . − m Г . П . −
mС . × n
100
m ×n⎞
m ×r ×n
⎛
mС . × rС . = m Г . П . × rГ . П . + ⎜ mС . − m Г . П . − С .
⎟ × rП . П . + С . С .
100 ⎠
100
⎝
mС . × rС . = m Г . П . × rГ . П . + mС . × rП . П . − m Г . П . × rП . П . −
mС . × rС . − mС . × rП . П . +
mС . × rП . П . × n mС . × rС .n
+
100
100
mС . × rП . П . × n mС × rС . × n
−
= m Г . П . × rГ . П . − m Г . П . × rП . П .
100
100
r
× n rС . × n ⎞
⎛
mС . × ⎜ rС . − rП . П . + П . П .
−
⎟ = m Г . П . × (rГ . П . − rП . П . )
100
100 ⎠
⎝
r
× n rС . × n ⎞
⎛
⎛
⎛ − r × n + rП . П . × n ⎞ ⎞
mС . × ⎜ rС . − rП . П . + П . П .
−
⎟ = mС . × ⎜⎜ rС . − rП . П . + ⎜ С .
⎟ ⎟⎟ =
100
100 ⎠
100
⎠⎠
⎝
⎝
⎝
)⎞
n(r − r
⎛
⎛
⎛ − n(rС . − rП . П . ) ⎞ ⎞
= mС . × ⎜⎜ rС . − rП . П . + ⎜
⎟ ⎟⎟ = mС × ⎜ rС . − rП . П . − С . П . П . ⎟
100
100
⎠
⎝
⎠⎠
⎝
⎝
n ⎞
⎛
mС . × (rС . − rП . П . )⎜1 −
⎟ = m Г . П . × (rГ . П . − rП . П . )
⎝ 100 ⎠
n ⎞ 1 n 100 − n
⎛
=
⎟= −
⎜1 −
100
⎝ 100 ⎠ 1 100
mС . =
mГ . П . × (rГ . П . − rП . П . )
100
×
100 − n
rC . − rП . П .
(2.4)
mС . × (rС . − rП . П . ) 100 − n
×
100
rГ . П . − rП . П .
(2.5)
mГ . П . =
10
Выразим массу готового продукта через массы сырья и побочного
продукта с учетом потерь. Из первого уравнения материального баланса следует:
m ×n
m Г . П . = mC − m П . П . − C .
100
Подставляем это значение во второе уравнение материального баланса:
m ×n⎞
m ×r ×n
⎛
mС × rC = ⎜ mC − m П . П . − C .
⎟ × rГ . П . + m П . П . × rП . П . + C C
100 ⎠
100
⎝
mС × rC = mC × rГ . П . − mП .П . × rГ .П . −
mC × rГ . П . × n
m ×r ×n
+ mП . П . × rП . П . + С . С .
100
100
m П . П . × rГ . П . − m П . П . × rП . П . = mС . × rГ . П . − mС . × rС . −
mC × rГ . П . × n mC × rС . × n
+
100
100
r
× n rС . × n ⎞
⎛
m П . П . × (rГ . П . − rП . П . ) = mС . × ⎜ rГ . П . − rС . − Г . П .
+
⎟
100
100 ⎠
⎝
Выносим (-rc) – знак меняется.
n ⎞
n ⎞⎞
⎛
⎛
⎛
m П . П . × (rГ . П . − rП . П . ) = mС . × ⎜ rГ . П . ⎜1 −
⎟⎟
⎟ − rC . ⎜1 −
100
100
⎝
⎠
⎝
⎠⎠
⎝
1 n 100 − n
−
=
1 100
100
mП .П . =
mС . × (rГ .П . − rС . ) 100 − n
×
100
rГ . П . − rП . П .
(2.6)
11
Графический метод расчета материального баланса.
Это метод расчета первого и второго уравнений материального баланса с помощью так называемого расчетного треугольника
rГ .П .
rГ . П . − rС .
rГ . П . − rП . П .
mС.
m П .П .
m Г .П .
rС .
rС . − rП . П .
rП .П .
В вершинах треугольника записывают массовые доли компонентов
молока в %. На внутренних сторонах треугольника записывают значения
массы сырья, готового и побочного продуктов – напротив соответствующей
массовой доли компонента.
На внешних сторонах треугольника записывают разность между массовыми долями большего и меньшего компонентов, находящихся в прилегающих к этой стороне вершинах треугольника.
По правилу расчетного треугольника отношения внутренних сторон к
внешним равны и являются постоянными для данного треугольника.
mC
mГ .П.
mП .П .
=
=
rГ . П . − rП . П . rС . − rП . П . rГ . П . − rС .
Отсюда можно рассчитать неизвестную массу продукта по известным
величинам:
mC
mГ .П .
=
rГ . П . − rП . П . rС . − rП . П .
mC =
m Г . П . × (rГ . П . − rП . П . )
rС . − rП . П .
12
mГ .П . =
mС . × (rС . − rП . П . )
rГ . П . − rП . П .
mC
mП . П .
=
rГ . П . − rП . П . rГ . П . − rС .
mП . П . =
mС . × (rГ . П . − rС . )
rГ . П . − rП . П .
Для определения массы сырья, готового или побочного продуктов с
учетом потерь необходимо полученную величину умножить на коэффициент
потерь. При определении массы сырья с учетом потерь коэффициент будет
равен 100 ; при определении массы готового или побочного продуктов с
100-n
учетом потерь коэффициент равен 100-n или (1-0,01n).
100
Таким образом:
m Г . П . × (rГ . П . − rП . П . )
100
×
rС . − rП . П .
100 − n
(2.4)
mГ .П . =
mС . × (rС . − rП . П . ) 100 − n
×
100
rГ . П . − rП . П .
(2.5)
mП . П . =
mС . × (rГ . П . − rС . ) 100 − n
×
100
rГ . П . − rП . П .
(2.6)
mС . =
Решить задачи
1 Рассчитать массу сливок, полученных при сепарировании 2000 кг
молока. Массовая доля жира в молоке – 3,6 %, массовая доля жира в сливках
30 %, массовая доля жира в обезжиренном молоке – 0,05 %. Потери жира при
сепарировании – 0,23 %. Потери обезжиренного молока при сепарировании
0,4 %. Составить жиробаланс.
2 Рассчитать массу молока, которое необходимо просепарировать,
чтобы получить 300 кг сливок жирностью 20 %. Массовая доля жира в молоке 3,6 %, в обрате 0,05 %. Потери 0,23 %.
3 Рассчитать массу творога, полученного из 3000 кг нормализованного
молока. Массовая доля жира в молоке 1%, жирность творога 5 %, массовая
доля жира в сыворотке 0,04 %. Потери жира при производстве творога 0,28
%.
4 Рассчитать массу пахты при получении масла из 4000 кг сливок
жирностью 65 %. Массовая доля жира в масле 82 %, в пахте 0,7 %. Потери
жира 0,25 %.
13
5 Рассчитать массу воды, которая выпаривается при производстве
сгущенного молока из 1500 кг нормализованного молока с массовой долей
сухих веществ 13 %. Массовая доля сухих веществ в сгущенном молоке 30
%. Потери сухих веществ – 0,15 %
6 Рассчитать массу сливок, полученных при сепарировании 1800 кг
молока. Массовая доля жира в молоке 3,4 %, в сливках 10 %, в обрате 0,05 %.
Потери жира при сепарировании 0,22 %.
14
3 Лабораторно-практическое занятие № 3
Определение средневзвешенной массовой доли жира в
молоке
Определение средневзвешенной массовой доли жира в молоке.
Молоко на молочный завод поступает от различных поставщиков с
различным составом. Оплата производится по массовой доле жира, причем за
100 % берется базисная жирность молока. Фактическую массу молока пересчитывают в массу молока базисной жирности:
m м .б . =
m м .ф . × Ж м .ф .
Ж м .б .
(3.1)
где mм.б. – масса молока базисно жирности, кг;
mм.ф. – масса молока фактической жирности, кг;
Жм.ф. – массовая доля жира фактическая, кг;
Жм.б. – массовая доля жира базисная, кг.
Массовую долю жира фактическую рассчитывают как средневзвешенную массовую долю жира всего молока, поступившего на завод.
Например: Жм.б. – 3,5 %
Поставщик 1 – m1 = 3150 кг, Ж1 = 3,6 %, m1б = 3240 кг;
Поставщик 2 – m2 = 4240 кг, Ж2 = 3,7 %, m2б = 4482 кг;
Поставщик 3 – m3 = 2620 кг, Ж3 = 3,5 %, m3б = 2620 кг;
Поставщик 4 – m4 = 5170 кг, Ж4 = 3,8 %, m4б = 5613 кг.
Ж ср. =
m1 × Ж1 + m2 × Ж 2 + m3 × Ж 3 + m4 × Ж 4
m1 + m2 + m3 + m4
Ж ср. =
3150 × 3,6 + 4240 × 3,7 + 2620 × 3,5 + 5170 × 3,8
= 3,68 %
3150 + 4240 + 2620 + 5170
(3.2)
Таким образом, фактическая массовая доля жира молока равна
3,68 %.
Норму расхода сырья на единицу готовой продукции также пересчитывают на базисную жирность молока:
Р м .б . =
Р м .ф . × Ж м .ф .
Ж м .б .
(3.3)
где Рм.б. – норма расхода сырья на единицу готовой продукции с учетом предельно допустимых потерь для молока базисной жирности;
15
Шифр
Наименование
Единицы измерения
Остаток на начало
дня
Поступило, выработано
Израсходовано,
реализовано
Остаток на конец
дня
На единицу
продукта
всего
Рм.ф. – норма расхода сырья на единицу готовой продукции с учетом предельно допустимых потерь для молока фактической жирности.
Учет и контроль сырья и молочных продуктов проводят в молочной
промышленности не только по жиробалансу, но и с учетом нормативных
расходов сырья и материалов. Ниже приводится форма рапорта мастера аппаратного цеха (таблица 3.1).
В графу 5 записывают поступившее на завод сырье (молоко, сливки)
в фактической массе и в пересчете на молоко базисной жирности, в графе 6 –
израсходованное молоко. Жирно продукцией аппаратного цеха могут быть
сливки и нормализованное молоко или только сливки. Их массу записывают
в графу 5. В графу 8 – норму расхода сырья (с учетом потерь при приемке и
обработке в аппаратном цехе) в пересчете на молоко базисной жирности, а в
графу 9 – на весь выработанный в цехе продукт (нормализованное молоко,
сливки).
При расходовании сырья по норме масса израсходованного сырья в
пересчете на молоко базисной жирности (графа 6) должна быть равна сумме
расходов по норме (графа 9) на полученные в аппаратном цехе продукты.
Таблица 3.1- Рапорт о переработке сырья и выработке готовой продукции в цехе
Расход по
норме
1
2
Сырье
Ж1 %
Ж2 %
Жирная
продукция
3
4
5
6
7
8
9
кг
Базисн. кг
кг
Заполнение рапорта мастера по фактическим данным производства не
может не дать такого равенства. Если масса фактически израсходованного
сырья (графа 6) больше суммарного расхода по норме (графа 9), - в производстве перерасхода сырья, если наоборот – экономия.
Заполнение рапорта по результатам выполненных студентами задач
дает полное совпадение результатов 6 и 9 граф, так как расчет в них проводится с учетом нормативных показателей (нормативный расход, нормативные потери).
16
Решить задачи:
1 Решить и заполнить рапорт. На молочный завод в переработку поступило цельное молоко. Часть молока просепарировали и получили 8000 кг
сливок, в которых содержится 800 кг жира. Остаток молока после сепарирования составил 5500 кг, с содержанием в нем 214,5 кг жира. Определить
массу молока, поступившего на завод, составить жиробаланс. Потери жира
0,23 %, потери обрата 0,4 %, Жм.б. = 3,7 %.
2 Рассчитать средневзвешенную массовую долю жира молока, поступившего на завод. Пересчитать фактическую массу молока в массу молока
базисной жирности. Жм.б = 3,2 %
Поставщик 1 – m1 = 5800 кг, Ж1 = 3,6 %;
Поставщик 2 – m2 = 4200 кг, Ж1 = 4,0 %;
Поставщик 3 – m3 = 6100 кг, Ж1 = 3,2 %.
3 На молочный завод поступило цельное молоко. 20800 кг молока
просепарировали, получив сливки 15 % жирности. Остаток молока после сепарирования составил 4000 кг с содержанием в нем 170 кг жира. Определить
фактическую массу молока поступившего на завод и массу молока базисной
жирности. Составить жиробаланс. Потери жира при сепарировании 0,23 %.
Потери обрата 0,4 %, Жм.б = 3,4 %.
4 На молочный завод поступило 30000 кг молока, содержащих 1110
кг жира. Часть молока просепарировали получив 5000 кг сливок жирностью
20 %. Определить массу молока базисной жирности. Составить жиробаланс.
Потери жира 0,22 %. Потери обрата 0,4 %. Жм.б = 3,5 %.
5 На молочный завод поступило молоко. Часть молока просепарировали и получили 800 кг сливок, в которых содержится 80 кг жира. Остаток
молока после сепарирования составил 550 кг, с содержанием в нем 21,5 кг
жира. Определить фактическую массу молока поступившего на завод и массу
молока базисной жирности. Составить жиробаланс. Потери жира 0,24 %. Потери обрата 0,4 %. Жм.б = 3,6 %.
17
4 Лабораторно-практическая работа № 4
Сепарирование молока. Определение его эффективности
Цель работы: изучение процесса сепарирования.
Задачи: изучить процесс сепарирования молока; определить эффективность сепарирования и влияние на нее температуры и жирности молока и
сливок; составить материальный баланс сепарирования.
Краткие теоретические сведения
Сепарирование молока
Процесс сепарирования представляет собой механическое разделение
молока на фракции под действием центробежной силы. Под действием центробежной силы молоко разделяется благодаря различию плотностей фракций.
Механизм сепарирования очень сложен и может быть описан формулой
Стокса:
2
V =
p − p1
2 ⎛ 2П ⎞
2
2
⋅⎜
⎟ R⋅n ⋅r ⋅
9 ⎝ 60 ⎠
µ
(4.1)
где V – скорость выделения жировых шариков, см/с;
R – средний радиус рабочей части тарелки сепаратора, см;
n – частота вращения барабана сепаратора, с-1;
p – плотность плазмы, кг/м3;
p1 – плотность жира, кг/м3;
r – радиус жирового шарика, см;
µ - вязкость, Па · с.
Из формулы Стокса следует, что скорость выделения жировых шариков из молока зависит, прежде всего, от их размера, плотности жира и обрата
и обратно пропорциональна вязкости молока.
Методика выполнения работы
В молоке, предназначенном для сепарирования (2 пробы различной
жирности) определяют массовую долю жира и вязкость. Сепаратор подготавливают к работе согласно инструкции.
Проводят сепарирование молока при различных температурных режимах (10 ºС; 40 ºС; 60 ºС) и получением сливок различной жирности (20 %;
30 %; 40 %). Определяют массовую долю жира и вязкость в сливках и обезжиренном молоке.
Технологический коэффициент полезного действия сепаратора или
степень (эффективность) сепарирования определяют по формуле:
,
18
К сеп =
(К м ⋅ Ж м − К о ⋅ Ж о ) ⋅ 100
Км ⋅ Жм
(4.2)
где Км – количество молока, кг;
Жм – жирность молока, %;
Ко – количество обрата, кг;
Жо – жирность обрата, %.
Качество обезжиривания молока в сепараторе оценивают по величине
жировых шариков, оставшихся в обезжиренном молоке и по массовой доле
жира в нем. Чем меньше средний диаметр жировых шариков в обрате, тем
эффективность сепарирования выше. Для определения диаметра жировых
шариков используют оптический микроскоп и специальные микроизмерительные инструменты.
Количество сливок определенной жирности, которое можно получить
из молока при сепарировании, рассчитывают, пользуясь уравнением жирового баланса:
К м ⋅ Ж м = К сл ⋅ Ж сл + К о ⋅ Ж о
(4.3)
откуда
К сл =
К м (Ж м − Жо )
Ж сл − Ж о
(4.4)
Расход молока для получения заданного количества сливок определенной жирности с учетом предельно допустимых потерь определяют по формуле:
Км =
К сл ( Ж сл − Ж о ) ⋅ К п
Ж м − Жо
(4.5)
где Кп – коэффициент потерь
Кп =
100
100 − П
(4.6)
где П – норма потерь, %.
За весь цикл сепарирования материальный баланс имеет вид:
М = СЛ + О + С + П
(4.7)
где М – количество молока, кг;
СЛ – количество сливок, кг;
О – количество обезжиренного молока, кг;
19
С - количество сепараторной слизи;
П – потери молока, сливок и обрата.
1-е уравнение материального баланса для сепарирования молока:
mцм = mсл + mоб . м +
mцм ⋅ n
100
(4.8)
где mцм – масса цельного молока, кг;
mсл – масса сливок, кг;
mоб.м – масса обезжиренного молока, кг;
n – предельно допустимые потери жира при сепарировании.
2-е уравнение материального баланса для сепарирования молока
mцм ⋅ Ж цм
100
=
mсл ⋅ Ж сл mоб ⋅ Ж об . м mцм ⋅ Ж цм ⋅ n ж
+
+
100
100
100 ⋅ 100
(4.9)
где Жцм – массовая доля жира в цельном молоке, кг;
Жсл – массовая доля жира в сливках, кг;
Жоб.м – массовая доля жира в обезжиренном молоке, кг;
nж – предельно допустимые потери жира при сепарировании.
Делают выводы о проведенных исследованиях и результаты заносят в
таблицы 4.1 и 4.2.
20
Таблица 4.1 – Влияние температуры и жирности молока (жирность сливок 20 %)
Показатели
Жир
молока
сливок
обрата
Вязкость
молока
сливок
обрата
Ксеп.
d жировых шариков в
обезжиренном молоке
Потери (С + П)
10 °С
Образец 1
40 °С
Образец 2
Образец 1
60 °С
Образец 2
Образец 1
Образец 2
Таблица 4.2 – Влияние жирности сливок (температура сепарирования 40 °С)
Показатели
20 %
30 %
40 %
Жир
молока
сливок
обрата
Вязкость
молока
сливок
обрата
Ксеп.
d жировых шариков в
обезжиренном молоке
Потери (С + П)
22
Задания
1. Рассчитать 1-е и 2-е уравнение материального баланса для сепарирования (по проведенным исследованиям).
2. Рассчитать массу молока, которое необходимо просепарировать,
чтобы получить 300 кг сливок жирностью 20 %. Массовая доля жира в молоке 3,6 %, в обрате 0,05 %. Потери 0,23 %. Составить жиробаланс сепарирования.
3. Рассчитать массу сливок, полученных при сепарировании 1800 кг
молока. Массовая доля жира в молоке 3,4 %, в сливках 10 %, в обрате 0,05 %.
Потери жира при сепарировании 0,22 %. Составить жиробаланс сепарирования.
Контрольные вопросы
1. Сущность процесса сепарирования
2. От чего зависит скорость выделения жировых шариков
3. Жировая фаза молока. Строение жировых шариков
4. Виды сепарирования. Температурные режимы
5. Какие факторы влияют на эффективность сепарирования
6. Как определяется эффективность сепарирования.
23
5 Лабораторно-практическая работа № 5
Нормализация молока
Цель работы: изучение процесса нормализации молока.
Задачи:
1 изучить процесс нормализации молока различными способами;
2 провести нормализацию молока смешением.
Краткие теоретические сведения
После определения массовой доли жира в нормализованной смеси
приступают к получению самой нормализованной смеси заданной жирности.
Этой цели можно достичь двумя способами:
1 добавляя в исходное молоко сливки или обезжиренное молоко в зависимости от массовой доли жира в нормализованной смеси относительно
массовой доли жира в цельном молоке – нормализация смешением;
2 снижая или повышая массовую долю жира исходного молока путем
отбора сливок или обезжиренного молока, используя сепаратор с нормализующим устройством – нормализация в потоке.
Нормализация молока представляет собой технологическую операцию, целью которой является получение продукта с требуемым содержанием
сухих веществ и жира.
Операцию нормализации можно проводить смешением составных
частей цельного молока или непрерывно в потоке. Нормализация смешиванием осуществляется в емкостях для хранения, ваннах, оборудованных перемешивающими устройствами. В потоке молоко нормализуют в сепараторахнормализаторах.
На предприятиях отрасли нормализацию проводят по 3 вариантам:
- при наличии необходимого количества сливок и обрата, их добавляют в цельное молоко, смешивают и при этом регулируют в нем массовую долю жира;
- часть цельного молока, поступающего на переработку, сепарируют,
получают сливки и обезжиренное молоко, а затем оставшуюся часть несепарированного цельного молока смешивают с обезжиренным молоком и сливками, регулируя при этом массовую долю жира;
- все молоко, поступающее на переработку, нормализуют на сепараторе-нормализаторе, а оставшуюся от нормализации часть сливок и обрата отводят для дальнейшей переработки.
Методика выполнения работы
Все расчеты по нормализации молока ведут по уравнению материального баланса.
1 Нормализация смешением
В зависимости от массовой доли жира в нормализованном молоке по
отношению к массовой доле жира в цельном молоке существует два варианта
расчета (а и б):
24
а) если Жн.м. > Жц.м.,
Тогда для получения нормализованной смеси к цельному молоку
нужно добавить сливки. Массы сливок и цельного молока, необходимых для
нормализации, можно определить по уравнениям материального баланса:
mн. м = mц. м. + mсл.
mн. м × Ж н. м. = mц. м. × Ж ц. м. + mсл. × Ж сл.
(5.1)
Решая эти уравнения совместно, находим массы цельного молока и
сливок:
mн . м . × ( Ж н . м . − Ж ц . м . )
mс. л. =
(5.2)
Ж с. л. − Ж ц . м ,
б) если Жн.м. < Жц.м.,
Тогда для получения нормализованной смеси к цельному молоку необходимо добавить обезжиренное молоко. Массы обезжиренного молока и
цельного молока необходимых для нормализации, можно определить по
уравнению материального баланса:
mн. м = mц. м. + mоб . м.
mн. м × Ж н. м. = mц. м. × Ж ц. м. + mоб . м × Ж об . м.
(5.3)
Решая эти уравнения совместно, находим массы цельного и обезжиренного молока:
m × ( Ж н. м. − Ж об . м. )
mц. м. = н. м.
(5.4)
Ж ц. м. − Ж об . м.
mоб . м. =
mн. м. × ( Ж ц. м. − Ж н. м. )
Ж ц. м. − Ж об . м.
(5.5)
Вывести эти формулы можно также используя метод расчетного треугольника.
2 Нормализация в потоке
В зависимости от массовой доли жира в нормализованном молоке по
отношению к массовой доле жира в цельном молоке существует два варианта
расчетов:
а) если Жн.м. > Жц.м.,
тогда для получения нормализованной смеси нужно концентрировать
жир цельного молока путем отделения от него части плазмы. Массы нормализованного и обезжиренного молока можно определить по уравнению материального баланса:
25
mц. м = mн. м. + mоб . м.
mц. м × Ж ц. м. = mн. м. × Ж н. м. + mоб . м × Ж об . м.
(5.6)
Решая эти уравнения совместно, находим массы нормализованного и
обезжиренного молока:
mц. м. × ( Ж ц. м. − Ж об . м. )
m н. м . =
(5.7)
Ж н. м. − Ж об . м.
mоб . м. =
mц. м. × ( Ж н. м. − Ж ц. м. )
Ж н. м. − Ж об . м.
(5.8)
б) если Жн.м. < Жц.м.,
тогда для получения нормализованной смеси нужно снизить массовую
долю жира в цельном молоке путем отделения от него части жира в виде
сливок. Массы нормализованного молока и сливок можно определить по
уравнениям материального баланса:
mц. м = mн. м. + mсл.
mц. м × Ж ц. м. = mн. м. × Ж н. м. + mсл. × Ж сл.
(5.9)
Решая эти уравнения совместно, находим массы нормализованного
молока и сливок:
mц. м. × ( Ж сл. − Ж ц. м. )
mн . м. =
(5.10)
Ж сл. − Ж н. м.
mсл. =
mц. м. × ( Ж ц. м. − Ж н. м. )
Ж сл. − Ж н. м.
(5.11)
Используя вышеприведенные формулы, рассчитывают и проводят
нормализацию двух образцов молока способом смешения, определив массовую долю жира всех компонентов и нормализованного молока.
Делают выводы о проделанной работе и результаты заносят в
таблицу 5.1.
26
образцы
Таблица 5.1 – Результаты нормализации
Молоко
цельное
количество
жир
Сливки
количество
жир
Обезжиренное
молоко
Нормализованное молоко
количество
количество
жир
жир
№1
№2
Решить задачи
Нормализация смешением
1 Определить массы цельного и обезжиренного молока, необходимых
для получения 1000 кг нормализованной смеси с массовой долей жира 3,2 %.
Для расчетов принять массовую долю жира в цельном молоке 3,8 %, массовую долю жира в обезжиренном молоке 0,05 %.
2 Для получения 2000 кг нормализованной смеси с м. д. ж. 6 % затрачено цельное молоко с м. д. ж. 3,5 % и сливки с м. д. ж. 35 %. Определить
массы цельного молока и сливок.
3 Определить массы цельного и обезжиренного молока необходимого
для получения 800 кг нормализованной смеси с м. д. ж. 3,0 %. Массовая доля
жира в цельном молоке 3,6 %, в обрате 0,05 %.
4 Для получения 1500 кг нормализованной смеси с м. д. ж. 5 % затрачено цельное молоко с м. д. ж. 3,4 % и сливки 30 % жира. Определить массы
цельного молока и сливок.
Нормализация в потоке
1 Определить сколько получили нормализованного молока с м. д. ж.
2,5 % и сливок 25 % при нормализации в потоке 1500 кг цельного молока м.
д. ж. 3,7 %. Потери жира составили 0,21 %
2 Определить сколько получили нормализованного молока с м. д. ж.
3,2 % и сливок с м. д. ж. 20 % при нормализации в потоке 1800 кг цельного
молока 3,6 % жира. Потери жира составили 0,22 %.
3 Определить сколько получили нормализованного молока с м. д. ж.
3,5 % и обрата при нормализации в потоке 2500 кг цельного молока с м. д. ж.
3,2 %. Потери обрата составили 0,4 %.
Контрольные вопросы
1
Нормализация молока.
2
Способы нормализации. Их варианты.
3
Компоненты молока.
27
6 Лабораторно-практическое занятие № 6
Нормализация молока в производстве молочных продуктов
Готовый продукт, отвечающий требованиям стандарта, можно получить из сырья с определенным составом, для чего проводят его нормализацию по одному (в основном по жиру) или нескольким (жир и СОМО) компонентам. На первом этапе нормализации определяют массовую долю жира в
нормализованном молоке, предназначенном для производства определенного
молочного продукта, с учетом содержания жира, белка или СОМО в исходном сырье и готовом продукте и степени использования жира и белка (СОМО). Для этого составляют уравнение материального баланса по жиру, СОМО и белку с учетом степени использования этих компонентов при производстве определенных продуктов.
В общем виде степень использования компонентов r можно рассчитать следующим образом:
m
r
И r = Г . П .× Г . П .
(6.1)
mС . × rС .
если:
то:
mc =100ед.,
Иr =
m Г . П .× rГ . П .
100 × rС .
(6.2)
Запишем уравнение материального баланса по жиру с учетом степени использования жира:
m Н . М . × Ж Н .М . × И Ж = m Г . П . × Ж Г . П .
(6.3)
Запишем уравнение материального баланса по СОМО с учетом степени использования СОМО:
m Н . М . × ОН .М . × И О = m Г . П . × О Г . П .
(6.4)
Запишем уравнение материального баланса по белку с учетом степени
использования белка:
m Н .М . × Б Н .М . × И Б = m Г . П . × Б Г . П .
(6.5)
28
Разделим уравнение (6.3) и (6.4):
m Н .М . × Ж Н . М . × И Ж m Г . П . × Ж Г . П .
=
m Н . М . × О Н . М . × И О.
m Г .П . × ОГ .П .
отсюда
Ж Н .М . =
Ж Г . П . × О Н . М . × И О.
ОГ .П . × И Ж .
(6.6)
Разделим уравнение (6.4) и (6.6):
m Н .М . × Ж Н . М . × И Ж m Г . П . × Ж Г . П .
=
m Н .М . × Б Н .М . × И Б .
m Г .П . × Б Г .П .
отсюда
Ж Н .М . =
Ж Г . П . × Б Н .М . × И Б
Б Г .П . × И Ж .
(6.7)
Определение массовой доли жира в нормализованном молоке с учетом массовой доли белка, СОМО и степени использования этих компонентов
является основополагающим при нормализации сырья в производстве молочных продуктов.
1. Определение массовой доли жира в нормализованном молоке
при производстве творога
Нормализацию сырья при производстве творога проводили по массовой доле жира с учетом белкового компонента.
Ж Н .М . =
ЖТВ. × Б Н .М . × И Б
БТВ. × И Ж .
(6.8)
Выразим произведение отношений жира к белку и степени использования белка и жира через постоянный коэффициент.
ЖТВ. И Б
×
= К1
БТВ. И Ж .
Выразим массовую долю белка в нормализованном молоке через массовую долю белка в сырье.
Б Н . М . = К 2 × Б Ц .М .
29
Выразим произведение К1 × К 2 через постоянный коэффициент К:
Ж Н .М . = К × Б Ц . М .
отсюда
(6.9)
Колебания значений коэффициента К зависит от сезона года. При
производстве различных видов творога коэффициент имеет следующие значения:
творог полужирный
(Жтв. = 9 %)
К = 0,45 – 0,55;
творог крестьянский
(Жтв. = 5 %)
К = 0,27 – 0,33;
творог жирный
(Жтв. = 18 %)
К = 0,9 – 1,1.
Массовая доля жира в нормализованном молоке при производстве
жирного творога может, кроме того, определятся по следующей формуле:
Ж Н .М . = Б Ц .М . +
0,25
0,4
(6.10)
Массовую долю белка цельного молока определяют по следующей
формуле:
Б Ц .М . = 0,5 × Ж Ц .М . + 1,3
(6.11)
2. Определение массовой доли жира в нормализованном молоке
при производстве сыров
Нормализацию сырья при производстве сыра проводят по массовой
доле жира с учетом белкового компонента:
Ж Н .М . =
Ж СЫР. АБС . × Б Н .М . × И Б
БСЫР. × И Ж
(6.12)
где Жсыр.абс. – абсолютная массовая доля жира в сыре.
В стандарте задается массовая доля жира в сухом веществе сыра
(Жс.в.сыр.). Выразим Жсыр.абс. через Жс.в. сыр.
Ж СЫР. АБС . =
Ж С .В.СЫР. × ССЫР.
100
(6.13)
Подставив это значение в формулу (6.17), получим:
Ж Н .М . =
Ж С .В.СЫР. × ССЫР. × Б Н .М . × И Б .
100 × БСЫР. × И Ж .
(6.14)
30
Выразим отношение массовой доли сухих веществ сыра к белку через
постоянный коэффициент:
ССЫР
= К1
БСЫР
ИБ
= К2
ИЖ
Найдем значение массовой доли белка нормализованного молока через третий постоянный коэффициент:
Б Н . М . = К 3 × Б Ц .М .
Обозначаем произведение трех коэффициентов через один постоянный коэффициент:
К1 × К 2 × К 3 = К
отсюда:
Ж Н .М . =
К × Ж С .В.СЫР . × Б Ц .М .
(6.15)
100
Колебания значений коэффициента К зависит от сезона года. При
производстве различных видов сыров коэффициент имеет следующие значения:
Для сыров с м. д. ж. 50 %
К = 2,06 – 2,16;
Для сыров с м. д. ж. 45 %
К = 1,98 – 2,02;
Для сыров с м. д. ж. 40 %
К = 1,86 – 1,9.
3. Определение массовой доли жира в нормализованном молоке
при производстве молочных консервов
Нормализацию сырья при производстве молочных консервов проводят по массовой доле жира с учетом массовой доли сухих обезжиренных веществ молока (СОМО):
Ж Н .М . =
Ж Г . П . × ОН .М . × И О
ОГ .П . × И Ж
(6.16)
При производстве консервов степень использования составных частей
сырья равна единице, т. е. Ио = 1, Иж = 1.
Тогда
Ж Н .М . =
Ж Г . П . × ОН .М .
ОГ .П .
(6.17)
31
Ж Г .П .
=А
ОГ .П .
Обозначаем
где А – постоянная величина, зависящая от вида продукта.
Получим:
Ж Н . М . = А × О Н .М .
(6.18)
Выразим Он. м. через Оц. м.:
О Н .М . = ОЦ .М . ×
100 − Ж Н .М .
100 − Ж Ц .М .
(6.19)
Подставим это значение в формулу (6.18)
Ж Н .М . = А × ОЦ .М . ×
100 − Ж Н .М .
100 − Ж Ц .М
Ж Н .М . (100 − Ж Ц .М . ) = 100 × А × ОЦ .М . − А × ОЦ .М . × Ж Н .М .
Ж Н .М . =
100 × А × О Ц .М .
100 − Ж Ц .М . + А × О Ц .М .
(6.20)
Массовую долю СОМО цельного молока можно рассчитать по следующей формуле:
ОЦ .М . =
4,9 Ж Ц .М . + d
4
+ 0,5 − Ж Ц .М .
(6.21)
где d – плотность цельного молока, А˚
Для более точных расчетов постоянную величину А можно рассчитать
по следующей формуле с учетом предельно допустимых потерь сухих веществ и жира.
Ж Г .П .
ОГ .П .
А=
(6.22)
⎛
Ж Г . П . ⎞ 1 − 0,01 × n Ж
Ж Г .П .
⎜⎜1 +
⎟⎟ ×
−
О
ОГ .П .
Г . П . ⎠ 1 − 0,01 × nС . В.
⎝
32
В производстве таких молочных продуктов, как питьевое молоко,
жидкие кисломолочные продукты нормализацию сырья проводят по массовой доле жира, а в случае выработки продуктов с повышенным содержанием
белка (белковое молоко) или СОМО (йогурт), кроме этого, массовая доля
белка или СОМО соответственно. Причем массовая доля жира в нормализованной смеси равна определенной стандартом массовой доле жира в продукте.
Решить задачи
1
Определить массовую долю жира в нормализованном молоке,
предназначенном для производства полужирного творога. Принять м. д. ж. в
цельном молоке 3,9 %.
2
Определить м. д. ж. в нормализованном молоке, Определить массовую долю жира в нормализованном молоке, предназначенного для производства жирного творога. Массовая доля жира в цельном молоке 3,8 %. Определить двумя способами.
3
Определить массовую долю жира в нормализованном молоке,
предназначенного для производства крестьянского творога. Массовая доля
жира в цельном молоке 3,6 %.
4
Определить массовую долю жира в нормализованном молоке,
предназначенного для производства полужирного творога. Массовая доля
жира в цельном молоке 4,0 %.
5
Определить м. д. ж. в нормализованном молоке, предназначенном
для производства Советского сыра, имеющего м. д. ж. в сухом веществе сыра
50 %, м. д. ж. в цельном молоке 3,6 %.
6
Определить массовую долю жира в нормализованном молоке,
предназначенного для производства Швейцарского сыра, имеющего массовую долю жира в сухом веществе сыра 50 %. Массовая доля жира в цельном
молоке 3,5 %.
7
Определить массовую долю жира в нормализованном молоке,
предназначенного для производства голландского сыра, имеющего массовую
долю жира в сухом веществе сыра 45 %. Массовая доля жира в цельном молоке 3,8 %.
8
Определить массовую долю жира в нормализованном молоке,
предназначенного для производства сыра, имеющего массовую долю жира в
сухом веществе сыра 40 %. Массовая доля жира в цельном молоке 3,7 %.
9
Определить массовую долю жира в нормализованном молоке,
предназначенном для производства сгущенного молока с сахаром. Массовая
доля жира в цельном молоке равна 3,6 %, плотность молока 1027 кг/м3, м. д.
ж. в сгущенном молоке 8,8 %, СОМО сгущенного молока 20,7 %.
10 Определить массовую долю жира в нормализованном молоке,
предназначенного для производства сгущенного молока с сахаром с массовой долей жира 7,5 %, СОМО 22,0 %. Массовая доля жира в цельном молоке
3,9 %, плотность молока 1028 кг/м3.
11 Определить массовую долю жира в нормализованном молоке,
предназначенного для производства сгущенного молока с сахаром с массо33
вой долей жира 8,5 %, СОМО 21,0 %. Массовая доля жира в цельном молоке
3,4 %, плотность молока 1027,5 кг/м3.
12 Определить массовую долю жира в нормализованном молоке,
предназначенного для производства сгущенного молока с сахаром с массовой долей жира 6,0 %, СОМО 23,5 %. Массовая доля жира в цельном молоке
3,6 %, плотность молока 1028,4 кг/м3.
34
7 Лабораторно-практическая работа № 7
Тепловая обработка молока. Определение ее эффективности
Цель работы: изучение процесса пастеризации и стерилизации молока
Задачи: Определить качество сырого молока; изучить процесс его пастеризации и стерилизации; определить эффективность тепловой обработки;
изучить влияние тепловой обработки на сычужное свертывание молока.
Краткие теоретические сведения
Тепловая обработка – одна из основных и необходимых технологических операций переработки молока, проводимых с целью обеззараживания.
Эффективность тепловой обработки связана с термоустойчивостью молока,
обуславливаемой его белковым, солевым составом и кислотностью, которые,
в свою очередь, зависят от времени года, периода лактации, физического состояния и породы животных, рационов кормления.
Тепловая обработка молока представляет собой комбинацию режимов
воздействия температуры (нагрева или охлаждения) и продолжительности
выдерживания при этой температуре. Причем продолжительность выдержки
при заданной температуре должна быть такой, чтобы был получен необходимый эффект. В молочной отрасли тепловая обработка проводится при температуре до 100 и свыше 100 ºС.
Пастеризация. Основная цель пастеризации – уничтожение вегетативных форм микроорганизмов, находящихся в молоке (возбудителей кишечных
заболеваний, бруцеллеза, туберкулеза, ящура и др.), сохраняя при этом его
биологическую, питательную ценность и качество.
Стерилизация. Тепловую обработку молока при температуре больше
100 ºС с последующей его выдержкой при этой температуре называют стерилизацией. Зависимость температуры стерилизации и продолжительности ее
воздействия имеет тот же характер, что и при пастеризации.
При стерилизации молока уничтожаются как вегетативные, так и споровые формы микроорганизмов. Кроме того, стерилизованные продукты
приобретают определенную стойкость при хранении.
Методика выполнения работы
В сыром молоке определяют кислотность, термоустойчивость, делают
пробу на кипячение, определяют обсемененность, группу чистоты, наличие
ферментов.
Проводят тепловую обработку молока при различных режимах.
Пастеризация:
- температура 76 ºС выдержка 15-20 с.
- температура 86 ºС выдержка 5-10 мин.
Стерилизация (в автоклаве):
- температура 120 ºС выдержка 5-10 мин.
Оценивают эффективность тепловой обработки. Для этого в пастеризованном и стерилизованном молоке определяют бактериальную обсемененность, наличие фосфотазы и пероксидазы.
35
Сычужное свертывание
Наличие ферментов
Бактериальная обсемененность
Проба на кипячение
Группа чистоты
Термоустойчивость
Кислотность
Наименование образца
Параллельно определяют эффективность пастеризации в контрольном
(эталонном) образце по ГОСТ Р 52090-2003 «Молоко коровье пастеризованное».
Изучают влияние различных температурных режимов на способность
молока к сычужному свертыванию. Для этого в молоко вносят сычужный
фермент и определяют продолжительность свертывания и качество сгустка.
Делают выводы о проведенных исследованиях и результаты заносят в
таблицу 7.1.
Таблица 7.1 – Результаты тепловой обработки молока
Контрольные вопросы
1. Тепловая обработка молока
2. Пастеризация. Виды пастеризации.
3. Критерий Пастера
4. Стерилизация. Виды стерилизации.
5. Эффективность тепловой обработки.
6. Влияние тепловой обработки на состав и свойства молока.
36
8 Лабораторно-практическое занятие № 8
Степень использования составных частей молока. Расчет
расхода сырья при производстве молочных продуктов
Питательное вещество молока в процессе его переработки полностью
или частично переходит в готовый продукт и часть переходит в побочный
продукт. Этот процесс характеризуется показателем степени перехода составных частей молока, выражаемых в % и ед.
Степень перехода определяет долю или % составных частей молока,
перешедших в готовый продукт, от их количества в переработанном сырье:
α=
m Г . П . × rГ . П .
,(ед)
mС . × rС .
(8.1)
mС . (rC − rП . П . )
(rГ . П . − rП . П . )
(2.5)
mГ .П . =
(rС − rП .П . ) × rГ .П .
,(ед)
(rГ .П . − rП .П . ) × rС.
(8.2)
(rС − rП .П . ) × rГ .П .
× 100 ,(%)
(rГ .П . − rП .П . ) × rС.
(8.3)
α=
тогда
α=
где α – степень перехода составных частей молока.
Степень перехода зависит от содержания составных частей в побочном продукте.
Степень использования составных частей меньше степени перехода.
Определяют ее по фактическим данным, либо с учетом производственных
потерь:
×r
m
И r = Г . П . Г . П . × 100
(8.4)
mС . × rС .
где Иr – степень использования частей молока, %
mc – масса фактически затраченного сырья, кг;
mг.п – фактическая масса готового продукта, кг.
Если
m Г .П . =
mС . (rC − rП . П . ) 100 − n
×
(rГ . П . − rП . П . )
100
(2.5)
37
Иr =
то
(rC − rП .П . ) × rГ .П .
(rГ . П . − rП . П . ) × rС .
×
100 − n
100
(8.5)
где n – предельно допустимые потери составных частей молока, %.
Расход сырья – это масса сырья, затраченного на производство единицы готового продукта. Существуют понятия фактического, нормативного
и теоретического расхода.
Фактический расход сырья – это фактическая масса сырья, затраченного на изготовление фактической массы готового продукта:
Рф. =
mC .
m Г .П .
(8.6)
где Рф – фактический расход сырья, кг;
mс – фактическая масса сырья, кг;
mг.п – фактическая масса готового продукта, кг.
Нормативный расход сырья – это масса сырья, затраченного на
производство единицы готового продукта с учетом предельно допустимых
потерь:
1000(rГ . П . − rП . П . )
100
РН . =
×
(8.7)
rС . − rП . П .
100 − n
или
РН . =
1000(rГ . П . − rП . П . )
rС . (1 − 0,01n ) − rП . П .
(8.8)
где Рн – норма расхода сырья, необходимого для изготовления 1 т
(1000 кг) готового продукта, с учетом предельно допустимых потерь, кг.
Эта формула выведена из формулы определения массы сырья по массе готового продукта:
mС =
m Г . П . (rГ . П . − rП . П . )
100
×
rС . − rП . П .
100 − n
(2.4)
Если mг.п = 1000 кг, то будем иметь норму расхода сырья на 1 т готового продукта.
Теоретический расход сырья определяется так же, как и нормативный расход только без учета потерь:
38
РТ . =
1000(rГ . П . − rП . П . )
rС . − rП . П .
(8.9)
Фактический расход сырья может быть равен нормативному, если
фактические потери равны нормативным потерям; может быть меньше нормативного, если фактические потери меньше нормативных; может быть
больше нормативного, если фактические потери больше нормативных.
Решить задачи
1 Сколько цельного молока необходимо просепарировать для получения 1000 кг сливок? Массовая доля жира в молоке – 3,4 %, массовая доля
жира в сливках – 25 %. Мощность завода – 30000 т перерабатываемого молока за год.
2 Рассчитать нормативный расход сырья для получения сливок жирностью 45 %. Массовая доля жира в сырье 3,8 %, в обрате 0,05 %. Потери
жира при сепарировании 0,2 %.
3 Было выработано 500 кг творога жирность 9 %. На его производство
пошло 2600 кг нормализованного молока жирностью 2,0 %. Содержание жира в сыворотке 0,1 %. Потери жира 0,25 %. Рассчитать фактический и нормативный расход сырья.
4 Было выработано 236 кг сливок жирностью 30 % из 2000 кг молока
жирностью 3,6 %. Обрат жирностью 0,05 %. Рассчитать фактический и нормативный расход сырья. Предельно допустимые потери жира 0,23 %.
5 Рассчитать степень перехода и степень использования жира молока
с массовой долей жира 3,6 % при производстве 30 % сливок. Потери при сепарировании 0,24 %.
6 Рассчитать степень перехода и степень использования жира, если
выработано 300 кг творога 18 % жирности из 2100 кг нормализованного молока жирностью 3 %. Нормативный расход сырья на 1000 кг – 6875 кг. Получено 1790 кг сыворотки жирность 0,4 %. Какова разница между нормативными и фактическими потерями?
39
9 Лабораторно-практическая работа № 9
Гомогенизация молока. Определение ее эффективности
Цель работы: изучение процесса гомогенизации молока;
Задачи: определить эффективность гомогенизации; определить размер жировых шариков.
Краткие теоретические сведения
Технологический процесс обработки молока, называемый гомогенизацией, заключается в раздробление (диспергировании) жировых шариков
путем воздействия на молоко значительных внешних усилий, вызываемых
перепадом давления. Цель гомогенизации – исключение самопроизвольного
отстаивания молочного жира.
Эмульсия жировой фазы молока полидисперсна. Наименьший диаметр жировых шариков в молоке 1-2 мкм, наибольший – свыше 10 мкм;
средний диаметр жирового шарика 3-4 мкм. В процессе гомогенизации происходит дробление крупных и получение однородных по величине жировых
шариков средним диаметром около 1 мкм.
Сформулированы общие условия гомогенизации:
1. Молочный жир должен находиться в жидком состоянии.
2. Дробление жировых шариков может быть обеспечено только при
условии приложения внешнего воздействия.
3. После дробления в системе должен образоваться новый защитный
слой каждого жирового шарика.
В настоящее время разработано несколько способов гомогенизации
молочного сырья. Каждый из них имеет специфические технологические параметры и аппаратурное оформление.
Методика выполнение работы
В молоке предназначенном для гомогенизации определяют массовую
долю жира. Лабораторный гомогенизатор подготавливают к работе согласно
инструкции.
Для выполнения работы молоко в количестве не менее 200 см3 нагревают в термостойком стакане или колбе до температуры 50-60 ºС. Подогретое молоко гомогенизируют при числе оборотов 3000-5000 об/мин в течение
5 мин.
В гомогенизированном молоке определяют массовую долю жира и
эффективность гомогенизации методом центрифугирования в специальной
пипетке. Пипетку через нижний капиллярный конец заполняют исследуемым
образцом молока до верхней отметки. Верхний конец пипетки закрывают
пальцем, а на нижней конец надевают резиновую пробку. Заполненные пипетки вставляют симметрично в патроны центрифуги, пробками к периферии. Центрифугирование продолжают 30 мин при температуре 38-40 ºС и
чистоте вращения центрифуги 1100 мин-1. После центрифугирования пипетки вынимают и ставят вертикально на пробку в нижнем конце.
40
Затем из пипетки осторожно, не переворачивая и не встряхивая, сливают нижнюю часть продукта до нижней отметки, для чего закрывают пальцем левой руки верхнее отверстие пипетки, а правой рукой снимают резиновую пробку с нижнего конца пипетки. В слитом продукте определяют массовую долю жира. Степень гомогенизации рассчитывают по формуле
Г=
Жн
× 100
Жм
(9.1)
где Г – степень гомогенизации, %
Жн – массовая доля жира в молоке, слитом из нижней части
пипетки, %;
Жм – массовая доля жира в гомогенизированном молоке до
центрифугирования, %
Чем больше в гомогенизированном молоке мелких жировых шариков
(чем выше массовая доля жира в молоке из нижней части пипетки), тем выше
эффективность гомогенизации.
Таблица 9.1 - Зависимость степени гомогенизации молока от массовой
доли жира в молоке в нижней части пипетки
Массовая доля жира в исходном молоке, %
Степень гомогенизации, %
3,1-3,2
3,3-3,4
3,5-3,6
3,7-3,85
39-47
1,43
1,58
1,57
1,62
58-67
2,11
2,15
2,17
2,17
70-77
2,43
2,47
2,60
2,65
77-80
2,61
2,53
2,72
2,83
80-85
2,70
2,74
2,90
2,96
86-88
2,76
2,96
3,02
3,21
Параллельно определяют эффективность гомогенизации в контрольном (эталонном) образце гомогенизированного молока по ГОСТ
Р 52090-2003 «Молоко коровье пастеризованное». Делают выводы о проведенных исследованиях.
Результаты работы заносят в таблицу 9.2
Таблица 9.2 – Результаты гомогенизации молока
Степень
Массовая доСтепень
Массовая доля
гомогениля жира в гоНаименование
жира в молоке
зации, % в гомогенимогенизиров нижней части
исследуе- зации, % в
образца
ванном молоконтроле
пипетки, %
мом обке, %
разце
Исследуемый
Контрольный
41
Для определения диаметров жировых шариков или других частиц используют оптический микроскоп и специальные микроизмерительные инструменты (объект-микрометр и окулярную линейку).
Контрольные вопросы
1
Какие назначение и сущность гомогенизации?
2
Какие технологические факторы влияют на дисперсность молочного жира при гомогенизации?
3
В чем заключается метод определения эффективности гомогенизации центрифугированием?
4
Какие методы определения эффективности гомогенизации Вы
знаете? Их достоинства и недостатки.
5
Назовите способы и режимы гомогенизации.
6
Как влияет гомогенизация на состав и свойства молока?
7
Что такое раздельная гомогенизация? Ее достоинства и недостатки.
42
10 Методы исследования молока и молочных продуктов
10.1 Определение жирности
Молоко
1 В чистый сухой жиромер для молока отмерить автоматической пипеткой 10 мл серной кислоты плотностью от 1,18 до 1,82 г/см3 (серная кислота плотностью выше или ниже указанной к определению жира непригодна).
При плотности выше 1,82 г/см3 кислота вызывает обугливание белковых веществ и молочного сахара, образующиеся при этом черные комочки и широкая полоска располагается на границе жирового слоя и мешают отсчету жира.
При плотности кислоты ниже 1,81 г/см3 белковая оболочка частью остается
не разрушенной и не происходит полного и отчетливого выделения жира.
2 По внутренней стенке жиромера влить пипеткой 10,77 мл хорошо
размешанного молока. Молоко влить в жиромер осторожно, чтобы оно не
смешивалось с серной кислотой. Кончик пипетки не должен касаться серной
кислоты, так как в этом случае молоко в нем свернется, образуя пробку, что
затрудняет дальнейшее его вытекание. Так как объем пипетки рассчитан на
свободное вытекание молока, выдувать его из пипетки не следует. Нельзя
пользоваться пипеткой с отбитым кончиком, так как объем ее меньше
10,77 мл.
3 В жиромер с молоком, стараясь не смочить горлышко, отмерить автоматической пипеткой 1 мл изоамилового спирта плотностью
0,810-0,812 г/см3. Смачивание в последующем приводит к выскакиванию
пробки. Добавление большого количества спирта не допускается, так как
растворимость его не велика (1 : 35) и избыток может перейти в жировую
фракцию, увеличивая ее объем.
4 Заполненный жиромер закрыть резиновой пробкой. Для этого с помощью полотенца или тряпки взять жиромер левой рукой за расширенную
часть (не за шкалу) и вращательными движениями ввести пробку в горлышко
до соприкосновения с поверхностью спирта. Жиромер поверх пробки обернуть полотенцем или тряпкой и, придерживая указательным пальцем пробку,
встряхнуть содержимое до полного растворения белка. Затем жиромер перевернуть 2 – 3 раза, чтобы кислота из узкой части прибора полностью смешалась со всем раствором.
5 Проверить степень заполнения жиромера компонентами и при необходимости добавить в него 1-2 мл кислоты (но не воды!).
6 Поставить жиромер пробкой вниз в водяную баню на 5 минут при
температуре 65-67 ˚С. При такой температуре молочный жир находится в
расплавленном виде и занимает истинный объем. Подогревание облегчает
отделение жира при центрифугировании. Вода в бане должна находиться
выше слоя жидкости в жиромере.
Если анализируется только одна – две пробы или жиромеры встряхиваются одновременно в специальном штативе, то предварительное подогревание можно опустить.
43
7 После подогрева жиромер вынуть из водяной бани и, вытерев его,
вставить в патрон центрифуги узкой частью, жиромеры расположить в ней
симметрично. При нечетном количестве жиромеров добавить жиромер, заполненный водой.
8 Привинтить крышку центрифуги и вращать в течении 5 минут со
скоростью 1000 об/мин.
Отсчет времени начать с того момента, когда центрифуга наберет
нужное число оборотов. При сокращении времени центрифугирования и замедленном вращении центрифуги жир выделяется не полностью, и результат
может быть занижен.
9 По окончании центрифугирования поставить жиромеры на 5 минут
в водяную баню пробками вниз. Жиромер должен быть покрыт водой выше
жирового слоя. Водяная баня должна иметь температуру 65-67 ˚С.
10 Вынув жиромеры из бани, вытереть его и быстро произвести отсчет жира. Для этого взять жиромер в левую руку (вертикально)таким образом, чтобы граница жира находилась на уровне глаза, а правой рукой изменять положение пробки (ввинтить или вывинтить), пока нижняя граница
столбика жира не совпадает с ближайшим целым делением шкалы. За верхнюю границу столбика жира принимается нижний край мениска.
Отсчитать количество делений, занимаемых столбиком жира. Большие деления шкалы с цифрой соответствует целым, малые – десятым долям
процента жира. Расхождения между показателями жиромера при параллельных исследованиях допускаются не более 0,1 %.
В случае нечеткого отделения жира необходимо жиромер, поставить в
водяную баню на 5 минут после чего произвести отсчет количества деления
выделившегося жира.
При работе с серной кислотой проявлять особую осторожность и
соблюдать следующие требования:
1
Наполнять жиромер следует в строго указанной последовательности: кислота – молоко – спирт. Если в жиромер влить сначала молоко, а
потом серную кислоту, то в узкой части прибора образуется пробка свернувшихся белков и анализ придется повторить. Если же смешать спирт с кислотой, то образуется ряд нерастворимых соединений, искажающих результат
анализа.
2 Поскольку смешивание крепкой кислоты и молока приводит к
сильному нагреванию жидкости, жиромер следует предварительно укрепить
в штативе и заполнить кислотой только над кюветами.
3 Если при заполнении жиромера горлышко оказалось смоченным
серной кислотой, то для нейтрализации кислоты пробку с поверхности надо
покрыть мелом (продольными штрихами) и только после этого закрыть жиромер пробкой.
4 Содержимое жиромера встряхнуть только при закрытой пробке
предварительно завернув его в полотенце или тряпку. При этом отверстие
жиромера направлять в сторону от себя и окружающих.
44
5 После окончания определения жира содержимое жиромера тщательно перемешать и вылить в еще теплом состоянии в специально предназначенные склянки с этикетками (но не в раковину!).
6 В случае попадания кислоты на кожу немедленно промыть пораженное место водой, а затем 3 % раствором двууглекислой соды.
Сливки
В сливочный жиромер отвешивают 2,5 г продукта, приливают 7,5 мл
воды, 10 мл серной кислоты (плотностью 1,81-1,82 г/см3) и 1 мл изоамилового спирта плотностью 0,810 -0,812 г/см3. В остальном методика определения
жира та же, что и в цельном молоке.
Обезжиренное молоко
В обрате остаются лишь мелкие жировые шарики, поэтому отделить
их довольно трудно. Чтобы полностью учесть количество жира, применяют
специальные жиромеры и тройное центрифугирование. В остальном методика определения жира та же, что и в цельном молоке.
При работе жиромера двойного объема и отмеривают 20 мл серной
кислоты (10Ч2), 21,54 мл (10,77Ч2) обрата и 2 мл (1Ч2) изоамилового спирта.
При работе с жиромерами такого же объема, как и молочные, реактивы и исследуемый продукт берется в обычных количествах.
Обычно после первого центрифугирования заметного отделения жира
не наблюдается. После третьего центрифугирования и выдерживания в водяной бане устанавливают границу жира и быстро отсчитывают его содержание.
10.2 Определение кислотности
1
В колбу пипеткой отмерить 10 мл хорошо перемешанного молока, добавить 20 мл дистиллированной воды и 3 капли фенолфталеина.
2
Помешивая содержимое колбы вращательным движением, оттитровать его из бюретки 0,1 н раствором щелочи до появления розовой окраски, соответствующей контрольному эталону и не исчезающей в течении минуты. Если окрашивание исчезнет раньше этого времени, надо добавить еще
от 1 до 3 капель щелочи. количество щелочи, затраченной на нейтрализацию
10 мл молока, умноженное на 10, дает кислотность в градусах Тернера. Расхождение между параллельными определениями не должно превышать
± 1 ˚Т.
3 Величина градусов кислотности , умноженная на 0,009 (1 мл 0,1 н
щелочи эквивалента 0,009 г молочной кислоты), показывает количество молочной кислоты.
Необходимо помнить:
а) воду прибавлять для того, чтобы отчетливее уловить розовый оттенок при титровании;
б) титрование можно проводить и без добавления воды, но от полученных данных (при любом градусе кислотности) надо вычесть 2 ˚Т;
в) излишнее количество воды, добавленной при титровании, занижает показатели, а недостаточное – повышает;
45
г) титрование проб молока раньше от 1,5 до 2 ч после доения коров
приводит к завышению показателя, так как такое молоко сильно насыщено
углекислотой;
д) эталон окраски может быть использован лишь в день приготовления, а при необходимости хранения к нему надо добавить одну каплю формалина;
е) раствор щелочи долгое время хранившийся открытым, к использованию не пригоден.
10.3 Определение термоустойчивости
Алкогольная проба
Основана на воздействии этилового спирта на белки молока и сливок,
которые полностью или частично денатурируют при смешивании равных
объемов молока или сливок со спиртом.
Термоустойчивость молока и сливок по алкогольной пробе определяют при помощи водного раствора этилового спирта 68, 70, 72, 75 и 80 %. Чем
большую концентрацию спирта выдерживает молоко не свертываясь, тем оно
термоустойчивее.
Метод используют для определения термоустойчивости сырья, а также подвергнутых тепловой обработке молока и сливок с массовой долей жира не более 40 %.
Пробу сливок перед проведением алкогольной пробы подогревают в
стакане на водяной бане до температуры в пределах (43 ± 2) ˚С, перемешивают и охлаждают до температуры (20 ± 2) ˚С. В чистую сухую чашку Петри
наливают 2 см3 исследуемого молока или сливок, приливают 2 см3 этилового
спирта требуемой объемной доли, круговыми движениями смесь тщательно
перемешивают. Спустя (2 ± 0,1) мин, наблюдают за изменением консистенции анализируемых молока и сливок. Если на две чашки Петри при стекании
анализируемых смесей молока или сливок со спиртом не появились хлопья,
считается, что они выдержали алкогольную пробу.
В зависимости от того, какой раствор этилового спирта не вызывал
осаждения хлопьев в испытуемых молоке или сливках, их подразделяют на
группы, указанные ниже:
Группа
Объемные доли этилового спирта, %
I
80
II
75
III
72
IV
70
V
68
10.4 Определение бактериальной обсемененности
Проба на редуктазу
Редуктаза – фермент, вырабатываемый микроорганизмами. Чем
больше в молоке микробов, тем больше и ферментов. Этот фермент способен
обесцвечивать краски – метиленовую синь или резазурин. Чем быстрее произойдет обесцвечивания, тем больше в молоке микроорганизмов. На этой за46
кономерности и основан метод определения класса молока по бактериальной
загрязненности, следует соблюдать санитарно-гигиенические правила. Редуктазная проба может выполняться с метиленовой синью и с резазурином.
С метиленовой синью. Проба может выполняться двумя методами:
стандартным и ускоренным.
Метод основан на свойстве фермента редуктазы, выделяемого микроорганизмами. Восстанавливать метиленовую синь в ее бесцветную лейкоформу. Чем больше микроорганизмов в молоке, тем быстрее идет обесцвечивание метиленовой сини. Оптимальная температура восстановления метиленовой сини ферментом редуктазой составляет от 38 до 40 ˚С.
1 В пробирку налить 1 мл раствора метиленовой сини и 20 мл молока,
закрыть пробкой и хорошо перемешать.
2 Пробирку с молоком поместить в баню (или в редуктазник) с температурой воды 38-40 ˚С. Уровень воды в бане должен быть выше уровня молока в пробирке, необходимо поддерживать постоянную температуру воды.
3 Проверять время обесцвечивания проб через 20 минут, через 2 часа
и через 5,5 часа. Окончанием испытания на редуктазу считать момент, когда
молоко в пробирках обесцвечивается. Наличие небольшого окрашенного
кольцеобразного слоя на верху или окраска небольшой части внизу в расчет
не принимаются.
4 Если молоко исследуется по ускоренному методу, то стандартный
раствор метиленовой сини нужно разбавить в 10 раз и для анализа взять
10 мл молоко.
На основании изменения окраски молока и продолжительности наблюдения имеется таблица 1, пользуясь которой можно установить класс
бактериальной загрязненности молока.
Таблица 10.1 – Определение класса бактериальной загрязненности
молока (с метиленовой синью)
Продолжительность обесцвеКоличество
чивания
Количество
Класс
бактерий в 1 мл
молока
молока
стандартным
Ускоренным
(млн)
методом
методом
Свыше 5,5 ч
Свыше 3 ч
До 0,5
Хорошее
1
УдовлетвориОт 2 до 5,5 ч
От 1 до 3 ч
До 4
2
тельное
От 20 мин до
От 8 мин до 1 ч
До 20
Плохое
3
2ч
Менее 20 мин
Менее 8 мин
Более 20
Очень плохое
4
С резазурином. Эта проба позволяет быстро определять весь комплекс бактериологических и гигиенических качеств молока (наличие микроорганизмов – стрептококков, стафилококков, бактерий группы кишечной палочки, лейкоцитов – особенно при заболевании коров маститом). Метод основан на свойстве фермента редуктазы выделяемого микроорганизмами, восстанавливать резазурин, легко отдающий свой кислородный атом, в оксазон.
47
При этом молоко медленно изменяет свой цвет (от голубого через все оттенки лилового до розового, а затем и до белого).
1 В пробирку налить 1 мл 0,005 % раствора резазурина и 10 мл молока.
2 Пробирку закрыть пробкой и медленно от 3 до 4 раз перевернуть, не
допуская встряхивания.
3 Поставить пробирку в закрытую водяную баню или редуктазник при
температуре от 38 до 40 ˚С.
4 Через 20 минут и 1 час наблюдать за изменением окраски содержимого пробирки. Пользуясь таблицей 10.2, определить класс бактериальной
загрязненности молока.
Таблица 10.2 – Определение класса бактериальной загрязненности
молока (с резазурином)
Окраска пробы Количество бакКачество молока
Класс молока
терий в 1 мл
(млн)
Сине-стальная
До 0,5
Хорошее
1
Сиреневая или
До 4,0
Удовлетворительное
2
сине-фиолетовая
Розовая или беДо 20
Плохое
3
лая
Белая
Более
Очень плохое
4
10.5 Определение чистоты молока
Основано на отделение механической примеси из дозированной пробы молока путем процеживания через фильтр и визуального сравнения наличия механических примесей на фильтре с образцом сравнения.
Фильтр вставляют в прибор гладкой поверхностью кверху. Из объединенной пробы отбирают 250 см3 хорошо перемешанного молока, которое
подогревают до температуры (35 ± 5) ˚С и выливают в сосуд прибора.
По окончании фильтрования фильтр вынимают и помещают на лист
пергаментной или другой непромокаемой бумаги.
В зависимости от количества механических примесей на фильтре молоко подразделяют на три группы чистоты путем сравнивания фильтра с образцом.
Таблица 10.3 – Определение группы чистоты молока
Группа чистоты
Характеристика
На фильтре отсутствуют частицы механических приПервая
месей. Допускается для сырого молока наличие на
фильтре не более двух частиц механической примеси
На фильтре имеются отдельные частицы механической
Вторая
примеси (до 13 частиц)
На фильтре заметный осадок частиц механической
Третья
примеси (волоски, частицы корма, песка)
48
Примечание - Цвет фильтра должен соответствовать цвету молока в
соответствии с требованиями НТД. При изменении цвета фильтра молоко,
независимо от количества имеющейся на фильтре механической примеси,
относят к третьей группе чистоты.
10.6 Определение наличия ферментов
Проба на фосфатазу по реакции с фенолфталеинфосфатом натрия.
Метод основан на гидролизе фенолфталеинфосфата натрия ферментом фосфатазой. Освобождающийся при гидролизе фенолфталеин в щелочной среде
дает розовое окрашивание.
В пробирку отмеривают 2 см3 анализируемого продукта, 2 см3 дистиллированной воды (в пастеризованное молоко воду не добавляют) и 1 см3
0,1 %-ого раствора фенолфталеинфосфата натрия. После добавления дистиллированной воды и реактива содержимое пробирки закрывают пробкой и
взбалтывают. Затем пробирку помещают в водяную баню с температурой
40- 45˚С и определяют окраску содержимого пробирки через 10 минут и через 1 час.
При отсутствии фермента фосфатазы в молоке и молочных продуктах
окраска содержимого пробирки не изменяется. Следовательно, молоко и молочные продукты подвергались пастеризации при температуре не ниже 63 ˚С.
При наличии фосфатазы в молоке и молочных продуктах содержимое пробирки приобретает окраску от светло-розовой до ярко-розовой. Следовательно, молоко и молочные продукты не подвергались пастеризации или подвергались пастеризации при температуре ниже 63 ˚С, или были смешаны с непастеризованным продуктом.
Чувствительность метода позволяет обнаружить добавление не менее
2 % непастеризованных молочных продуктов к пастеризованным.
Проба на пероксидазу с йодистокалиевым крахмалом. Метод основан на разложении пероксида водорода ферментом пероксидазой. Освобождающийся при разложении пероксида водорода активный кислород окисляет йодид калия, освобождая йод, образующий с крахмалом соединение синего цвета.
В пробирку с указанным количеством продукта и воды приливают
5 капель раствора йодистокалиевого крахмала и 5 капель 0,5 %-ного раствора
пероксида водорода, вращательными движениями перемешивают содержимое пробирки после добавления каждого реактива. Затем определяют наличие пероксидазы по изменению окраски.
Если применяют отдельно раствор крахмала и йодида калия, то поступают следующим образом: в каждую пробирку с продуктами приливают
0,5 см3 1 %-ного раствора крахмала, 2 капли 10 %-ного раствора йодида калия и 5 капель 0,5 %-ного раствора пероксида водорода, перемешивают содержимое пробирок после добавления каждого реактива, затем определяют
наличие пероксидазы по изменению окраски.
При отсутствии пероксидазы в молоке и молочных продуктов цвет
содержимого пробирки не изменится. Следовательно, молоко и молочные
продукты пастеризовали при температуре не ниже 80 °С.
49
При наличии пероксидазы в молоке, сливках, содержимое пробирок
приобретает темно-синюю окраску. Следовательно, продукты или не пастеризовали, или пастеризовали при температуре ниже 80 °С, или смешивали с
непастеризованными молочными продуктами. Появление окраски в пробирках более чем через 2 минуты после добавления йодистокалиевого крахмала
и пероксида водорода не указывает на отсутствие пастеризации, так как может вызываться разложением реактивов.
Чувствительность метода позволяет обнаружить добавление не менее
5 % непастеризованных молочных продуктов к пастеризованным.
10.7 Определение промышленной стерильности
Пробы стерилизованного молока выдерживают в термостате при
температуре 37 ˚С в течении 3 суток. Стерилизованное молоко считают практически стерильным, если после термостатирования не отмечено видимых
изменений консистенции и вкуса продукта.
10.8 Определение прогноза стойкости пастеризованного молока
В чистые пробирки наливают по 1 см3 рабочего раствора резазурина и
по 10 см3 пастеризованного молока, отобранного из пакета после разливочноукупорочного автомата. Пробу закрывают резиновой пробкой, содержимое
перемешивают трехкратным переворачиванием проб, после чего помещают в
редуктазник или водяную баню с температурой 38-40 ˚С. Показания снимают
через один час. Результаты оценивают в соответствии с данными, приведенными ниже.
Таблица 10.4 – Оценка качества пастеризованного молока
Окраска молока после выдержки в Оценка качества пастеризованного мотечение 1часа
лока
Серо-стальная
Стойкое
Сиреневая
Малостойкое
Розовая
Нестойкое
10.9 Определение сычужного свертывания
Скорость свертывания казеина сычужным ферментом зависит от многих факторов, и в частности, от кислотности молока и содержания в нем солей кальция. При действии сычужного фермента (химозина) или пепсина казеин из коллоидного состояния переходит в новую форму – параказеин,
представляющий собой вид студня (гель), сладковатого на вкус.
1 В фарфоровую чашку влить 40 мл молока, нагретого до 40-35 ˚С.
При быстром помешивании прилить 5 мл 2 % раствора сычужного фермента
и оставить в покое на 2 – 3 минуты.
2 Разрезать шпателем сгусток и подогреть до выделения сыворотки
(до 40 ˚С) в местах разреза. Опробовать на вкус.
3 Наблюдение записать.
10.10 Определение диаметра жировых шариков
Для определения диаметров жировых шариков или других частиц используют оптический микроскоп и специальные микроизмерительные инструменты (объект-микрометр и окулярную линейку).
50
Перед началом работы необходимо произвести оценку делений окулярной линейки без учета увеличений в микроскопе с помощью линейки
объект-микрометра, цена деления которого 0,01 мм или 10 мкм. Для более
точного определения цены деления пользуются таблицей.
Таблица 10.5 - Зависимость значения окулярного микроскопа от увеличения окуляра и объектива
Окуляр
Объектив
Общее увеличение Цена деления шкалы
микрометра, мкм
7
8
56
21,3
7
20
140
8,5
7
40
280
4,2
7
90
630
1,9
10
8
80
17,2
10
20
200
6,9
10
40
400
3,4
10
90
900
1,5
15
8
120
15,0
15
20
300
6,0
15
40
600
3,0
15
90
1350
1,3
Для определения среднего диаметра жировых шариков молока можно
его развести в 10 раз. Одну каплю разбавленного молока наносят на предметное стекло, накрывают его покровным стеклом и осторожно слегка прижимают к предметному. Края покровного стекла смазывают вазелином для
герметизации препарата. Препараты оставляют стоять при комнатной температуре от 15 минут до 1 часа для всплывания жировых шариков. После выдержки препарат помещают на столик микроскопа и с помощью окулярмикрометра определяют размеры жировых шариков при увеличении в 600
раз (объектив 40, окуляр 15). Жировые шарики разделяют по размерам на
фракции (группы) в зависимости от увеличения микроскопа и установленной
цены деления окуляр-микрометра.
Данные измерений сводят в таблицу и подсчитывают средний диаметр dср, мкм, жировых шариков в молоке по формуле:
d ср =
d1 n1 + d 2 n2 + ... + dn
∑n
(10.1)
где d1 … d2 – диаметр жировых шариков по группам, мкм;
n1 … n2 – количество жировых шариков одного диаметра.
51
10.11 Определение динамической вязкости молока и молочных
продуктов
Вязкость молока коровьего. Вязкость молока состоит из трех составляющих: вязкости дисперсной среды (воды), приращения вязкости за
счет наличия дисперсной фазы (белков, жировых шариков) и образования
слабой структурной сетки, которая при повышенной температуре самопроизвольно разрушается.
Вязкость сливок из молока коровьего. Сливки проявляют неньютоновские свойства, с повышением жирности отклонения от ньютоновского
поведения увеличиваются.
Таблица 10.6 – зависимость вязкости сливок из молока коровьего от
температуры, жирности и значения констант
Вязкость η × 10-3 при жирности, кг жира на 1 кг продукта
Температура
˚С
0,255
0,305
0,400
0,500
0,600
0,700
1
2
3
4
5
6
7
5 (278)
7,464
14,29
18,64
35,77
145,4
210,1
10 (283)
6,100
11,68
15,24
29,22
105,8
152,7
20 (293)
4,263
8,17
10,65
20,43
60,7
87,6
30 (303)
3,134
6,00
7,83
15,01
38,25
55,20
40 (313)
2,400
4,60
6,00
11,50
25,87
37,36
50 (323)
1,901
3,64
4,74
9,09
18,52
26,73
60 (333)
1,549
2,963
3,865
7,420
13,87
20,03
70 (343)
1,292
2,473
3,225
6,190
10,79
15,56
80 (353)
1,100
2,105
2,745
5,260
8,66
12,50
90 (363)
0,952
1,824
2,379
4,557
7,12
10,28
Вискозиметр капиллярный стеклянный ВПЖ-4 предназначен для определения вязкости прозрачных жидкостей.
Вискозиметр капиллярный стеклянный ВПЖ-4 представляет собой Uобразную трубку, в колено которой впаян капилляр (рисунок 10.1).
Измерение вязкости при помощи вискозиметра основано на определении времени истечения через капилляр определенного объема жидкости из
измерительного резервуара.
Подготовка к работе
Перед определением вязкости жидкости вискозиметр должен быть
тщательно промыт и высушен.
Вискозиметр вначале необходимо промыть несколько раз бензином,
затем петролейным эфиром. После растворителя промыть водой и залить не
менее чем на 5-6 часов хромовой смесью. После этого вискозиметр промывают дистиллированной водой и сушат.
Для более быстрой сушки вискозиметр можно промыть спиртомректификатом или ацетоном.
Порядок работы
Для измерения времени истечения жидкости на отводную трубку (6)
надевают резиновый шланг. Далее, зажав пальцем колено (5) и перевернув
52
вискозиметр, опускают колено (1) в сосуд с жидкостью и засасывают ее (с
помощью груши, водоструйного насоса или иным способом) до отметки М2,
следя за тем, чтобы в жидкости не образовывалось пузырьков воздуха.
В тот момент, когда уровень жидкости достигнет отметки М2 резервуара (3), вискозиметр вынимают из сосуда и быстро переворачивают в нормальное положение. Снимают с внешней стороны конца колена (1) избыток
жидкости и надевают на него резиновую трубку.
Вискозиметр устанавливают в термостат так, чтобы резервуар (2) был
ниже уровня жидкости в термостате. После выдержки в термостате не менее
15 минут при заданной температур, засасывают жидкость в колено (1) примерно до одной трети высоты резервуара (2). Сообщают колено (1) с атмосферой и определяют время истечения-опускания мениска жидкости от отметки М1 до отметки М2. Вязкость вычисляют по формуле приведенной ниже, по среднему (из нескольких измерений) времени истечения жидкости.
Внутренний диаметр капилляра 0,62 мм.
Кинематическая вязкость жидкости определяется по формуле:
V=
g
ЧTЧK,
9,807
(10.2)
где V – кинематическая вязкость жидкости в мм2/с;
К – постоянная вискозиметра 0,01130 мм2/с2;
Т – время истечения жидкости в секундах;
g – ускорение свободного падения в месте измерения в м2/с.
Рисунок 10.1 - Вискозиметр капиллярный стеклянный ВПЖ-4
53