PROJEKTOWANIE ZAKŁADÓW PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO
Produkcja jogurtu naturalnego metodą zbiornikową.
Technologia Żywności i Żywienie Człowieka
Cukrownictwo
Wstęp:
Jogurt jest napojem pochodzenia bułgarskiego spożywanym tam codziennie w postaci płynnej (bez zagęszczania) lub stałej (zagęszczony). W postaci stałej krajany jest w kostki, które konsumuje się z cukrem, solą, konfiturami oraz innymi przyprawami i dodatkami.
Jogurt zawiera 4,5; 2,5 lub 2% tłuszczu. Gotowy produkt ma skrzep jednolity, zwarty, barwę białą do lekko kremowej, smak i zapach czysty, orzeźwiający , lekko kwaśny, kwasowość 35-48ºSH.
Jogurt jest napojem uzyskiwanym w wyniku ukwaszania mleka przez tworzące układ symbiotyczny pałeczki Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus i ziarniaki Streptococcus salivarius ssp. thermophilus.
Opis surowców:
Mleko jest to wydzielina gruczołu mlecznego zawierająca wodę i sucha masę, która składa się głównie z tłuszczu, białek, cukru mlekowego i soli mineralnych. Mleko jest produktem węglowodanowym z dużym dodatkiem białek, składającym się wszystkich 230-250 substancji. Produkt ten jest bardzo bogaty w wapń, dlatego powinien być stałym elementem diety zwłaszcza dzieci, osób starszych oraz ludzi po przebytej terapii antybiotykowej. Duża wartość odżywcza mleka wynika nie tylko z jego kompleksowego składu chemicznego, ale jest też uwarunkowana tym, że składniki te występują we właściwych proporcjach w postaci umożliwiającej jak najlepsze trawienie, wchłanianie i przyswajanie. Mleko pochodzi od różnych zwierząt hodowlanych. W produkcji światowej na mleko krowie przypada ponad 90% produkcji. W mniejszych ilościach jest otrzymywane mleko bawole, mleko kozie i owcze. W Polsce produkuje się głównie mleko krowie i w znacznie mniejszej ilości mleko kozie oraz owcze (głównie do produkcji serów).
Warunki jakie powinno spełniać mleko przy odbiorze:
Wygląd - Mleko powinno być jednolitego białego koloru z odcieniem kremowym, bez zanieczyszczeń mechanicznych widocznych nieuzbrojonym okiem.
Zapach - powinien być świeży, naturalny, bez obcych zapachów; w przypadkach wątpliwych należy ocenić smak mleka po podgrzaniu do temperatury 80oC i schłodzeniu do temperatury pokojowej.
Temperatura - powinna wynosić do 8oC w przypadku codziennego odbioru mleka. Mleko nieodbierane codziennie powinno być schłodzone do temp. 6oC lub niżej. Może być odbierane mleko nie schłodzone w okresie nie dłuższym niż 2h od udoju, pod warunkiem, że natychmiast zostanie schłodzone.
Kwasowość- świeżość - powinna być określona jako kwasowość miareczkowa od 6,0 SH do 7,5 SH lub pH 6,6 do 6,8
Transport - temperatura nie powinna przekraczać 6oC. Mleko surowe powinno się przewozić zabezpieczone przed zanieczyszczeniami i zmianą temperatury. Mleko nie powinno być przewożone z produktami wydzielającymi zapach, pylącymi i ciekłymi.
Mleko w proszku jest stosowane w celu normalizacji zawartości suchej masy mleka do pożądanego poziomu. Powoduje to poprawę tekstury i konsystencji. Proszek mleczny powinien być wolny od antybiotyków i innych substancji hamujących, które mogłyby zakłócić proces fermentacji. Dodatek taki powinien charakteryzować się doskonałą rozpuszczalnością i zwilżalnością a także nie powinien zawierać cząstek przypalonych. Wzbogacanie mleka w sucha masę nie jest obowiązkowym wymogiem w produkcji jogurtu, jednak wieloletnie doświadczenia wykazały, że podniesienie o 1-6% zawartości tej masy wywiera korzystny wpływ na cechy organoleptyczne, konsystencję i trwałość produktu. Ze względu na wyższą buforowość środowiska zmniejsza się tendencja do przekwaszania i synerezy. Mleko w proszku można zastąpić mlekiem zagęszczonym odtłuszczonym.
Odtłuszczone mleko w proszku uzyskuje się przez odparowanie z pełnego lub chudego mleka prawie całej ilości wody. Proszek z mleka chudego zawiera ok. 0,5% tłuszczu, 35%białka, 52% laktozy, 8% popiołu, i ok. 4% wody. Mleko suszone powinno wykazywać 100% rozpuszczalność, co nie tylko jest świadectwem jego wysokiej wartości dietetycznej, lecz także zapewnia prawidłowe odtwarzanie- regenerowanie mleka płynnego.
Żywe kultury bakterii (zakwas jogurtowy) W produkcji jogurtu wykorzystuje się bakterie Lactobacillus bulgaricus (pałeczka bułgarska) i Streptococcus thermophilus w proporcji 1:1 lub 1:1,2. Wchodzą one w skład tzw. szczepionki jogurtowej. Hodowane są oddzielnie i mieszane ze sobą dopiero przy sporządzaniu szczepionki, którą następnie przemysł otrzymuje w postaci hodowli w jałowym mleku z dodatkiem CaCO3 .
Liczne badania i praktyka wskazują, że do uzyskania jogurtu o optymalnych cechach organoleptycznych muszą być zachowane podane proporcje pomiędzy dwoma gatunkami bakterii w zakwasie, co wiąże się ze stałą temperaturą, podczas ich inkubacji. Przez obniżenie temperatury stwarza się warunki sprzyjające szybszemu rozwojowi Str. thermophilus, natomiast jej podwyższenie umożliwia intensywny rozwój Lb. bulgaricus i silnie ukwaszenie mleka.
Stabilizatory stosowane do produkcji jogurtu naturalnego. Stabilizują skrzep w jogurcie. Są to hydrokoloidy wiążące wodę, dzięki czemu zwiększają lepkość jogurtu i zapobiegają procesowi synerezy. Preparaty te muszą być dopuszczone przez Ministerstwo Zdrowia i opieki Społecznej jako dodatki do napojów fermentowanych.
Wymagania organoleptyczne dla jogurtu:
Cecha |
Charakterystyka |
Wygląd |
Skrzep jednolity, rozbity; dopuszcza się lekki odpływ serwatki oraz nieznaczne gazowanie |
Barwa |
Biała do lekko kremowej |
Smak i zapach |
Czysty, orzeźwiający, lekko kwaśny; dopuszcza się lepko cierpki |
Konsystencja |
Jednolita gęsta |
Schemat blokowy produkcji jogurtu
Opis schematu technologicznego
Przyjęcie surowca
Wymagania jakościowe mleka na podstawie, których może nastąpić przyjęcie surowca określane są w Polskiej Normie PN-A-86002. Mleko surowe do skupu określają wymagania ogólne, kryteria przyjęcia, wymagania szczegółowe oraz metody badań dotyczące mleka surowego do skupu.
Ogrzewanie mleka
Po zebraniu odpowiedniej ilości mleka w tankosilosach jest ono podawane do sekcji wymiany pasteryzatora płytowego, w celu ogrzania do temperatury 40-45ºC.
Wirowanie i normalizacja zawartości tłuszczu
W tym etapie dochodzi do czyszczenia mleka. Proces ten ma na celu oddzielenie wszystkich zanieczyszczeń mechanicznych oraz części zanieczyszczeń mikrobiologicznych. Wykorzystuje się w tym celu wirówkę oczyszczająco-normalizującą. Normalizacja zawartości tłuszczu polega na doprowadzeniu zawartości tłuszczu w mleku do 2%.
Normalizacja zawartości suchej masy
Proces ten przeprowadza się w celu zwiększenia ilości suchej masy mleka do żądanego poziomu oraz poprawy tekstury i konsystencji. Zawartość suchej masy beztłuszczowej w jogurcie naturalnym powinna wynosić 10-15%. Sucha masa beztłuszczowa jest dokładana w postaci proszków mlecznych. Etap ten przebiega w temperaturze 20-25ºC. W procesie tym wykorzystuje się instalację do roztwarzania. Podczas tego etapu może dojść do wtórnego zakażenia, dlatego należy szczególnie kontrolować dostawy producentów suchej masy, jak również przestrzegać higieny wprowadzania komponentów suchej masy i kontrolować skuteczność mycia i dezynfekcji.
Ogrzewanie
Mleko poddawane homogenizacji jest podgrzewane, gdyż homogenizacja zimnego mleka, w którym tłuszcz jest w większości zestalony, jest nieefektywna.
Proces ten przeprowadza się w celu:
zapobiegania wydzielaniu się wolnego tłuszczu,
poprawy konsystencji i lepkości gotowego produktu,
zapobiegania wydzielaniu się serwatki,
ujednolicenia mieszaniny mleka z dodatkami suchej masy,
poprawy smaku i wyglądu,
Homogenizacja
Homogenizację przeprowadza się w temperaturze 65- 70ºC, przeciskając pod dużym ciśnieniem (160-170 atmosfer) płynny produkt przez wąską szczelinę zaworu homogenizującego. Wyniku połączonego działania wysokiego ciśnienia, temperatury, sił tarcia, ścinania i kawitacji uzyskuje się rozdrobnienie kuleczek tłuszczowych do średnicy 0,1- 10 µm, przy czym zdecydowaną większość stanowią kuleczki o średnicy < 2µm. Duże rozdrobnienie kuleczek tłuszczowych po homogenizacji sprawia, że ich całkowita powierzchnia jest bardzo rozwinięta, co z kolei powoduje odbijanie światła nadając intensywniejszą białą barwę mleku. Homogenizacja przed pasteryzacją powoduje rozbicie skupisk bakterii, co ułatwia ich niszczenie podczas późniejszej obróbki cieplnej.
Pasteryzacja
Jest to zabieg cieplny, który polega na ogrzaniu produktu spożywczego do temperatury nie przekraczającej 100ºC. Pasteryzacja przebiega w czterech etapach. Są to: podgrzanie, dogrzanie, przetrzymanie, chłodzenie.
Głównym celem pasteryzacji jest wyeliminowanie lub zminimalizowanie zagrożenia ludzkiego zdrowia spowodowanego obecnością drobnoustrojów chorobotwórczych. Zatem pasteryzacja niszczy drobnoustroje obecne w produkcie, ale proces ten powinien być przeprowadzany w taki sposób, aby zaszły minimalne zmiany chemiczne, fizyczne i organoleptyczne produktu. W technologii produkcji jogurtu stosuje się pasteryzację z przetrzymaniem w temperaturze 92ºC i w czasie 8 minut.
Chłodzenie
Następnie mleko jest schładzane do temperatury inkubacji, czyli 42,5ºC.
Mieszanie
Schłodzenie mleka do temperatury 42,5ºC jest stworzeniem optymalnych warunków dla rozwoju mikroorganizmów obecnych w szczepionce. Szczepionka wprowadzana jest ręcznie bezpośrednio z opakowania do zbiornika fermentacyjnego w warunkach sterylnych przez wziernik. Wprowadzane mikroorganizmy spowodują koagulacje i fermentację mleka.
Inkubacja
Inkubacja mleka zaszczepionego czystymi kulturami odbywa się w zbiornikach fermentacyjnych do momentu wytworzenia skrzepu i uzyskania kwasowości charakterystycznej dla produkowanego jogurtu. Proces ten przebiega w tankach z płaszczem wodno-parowym, umożliwiającym utrzymywanie odpowiedniej temperatury. Temperatura inkubacji jest zdeterminowana rodzajem mlecznego napoju fermentowanego i wynosi dla jogurtu do 45ºC. Po zaszczepieniu mleka jego pH wynosi 6,5-6,6, a po jego obniżeniu do wartości około 5,3 rozpoczyna się koagulacja, która zaczyna być widoczna przy pH 5,0 a uważa się ją za zakończoną po około 6 godzinach, gdy pH osiąga wartość optymalną 4,5 ± 0,05.
Chłodzenie
Chłodzi się po to, aby zahamować procesy fermentacyjne oraz zapobiec przekwaszeniu napojów. Dlatego po osiągnięciu wymaganej wartości pH 4,5 należy jak najszybciej obniżyć temperaturę z 42,5ºC do 4-8ºC. W tym celu prowadzi się chłodzenie dwuetapowe. Bezpośrednio po inkubacji produkt należy schłodzić do temperatury poniżej 20ºC, a następnie po zapakowaniu w kubeczki wychłodzić wyrób do temperatury poniżej 8ºC. Schłodzony jogurt kieruje się do automatycznego urządzenia napełniającego i zamykającego opakowania jednostkowe.
Pakowanie
Celem pakowania jest zabezpieczenie gotowego już produktu przed czynnikami zewnętrznymi, oraz jego uatrakcyjnienie. Stosuje się opakowania bezzwrotne, są nimi kubeczki polietylenowe o pojemności 125ml, 200ml. Kubki przykrywa się folią aluminiową zapewniającą pełną szczelność. Napełnianie opakowań odbywa się przy użyciu maszyn.
Szczegółowy schemat blokowy
Urządzenia i sprzęt wykorzystywane w produkcji jogurtu naturalnego:
-wirówka czyszcząco -normalizacyjna
- zbiornik do normalizacji ( z mieszadłem)
- urządzenie do regeneracji mleka w proszku
- urządzenie do filtrowania
- wymiennik ciepła z automatyką
-homogenizator
- pasteryzator
-zbiornik do ukwaszania mleka
-matecznik
- pompy nabiałowe
-urządzenia do napełniania i zamykania opakowań jednostkowych
Mleko podgrzewamy do temperatury T= 40- 45 °C , ponieważ w tej temperaturze mleko ma mniejszą lepkość. Następnie przeprowadzamy wirowanie i normalizację suchej masy beztłuszczowej - proces ten ma na celu oddzielenie wszystkich zanieczyszczeń mechanicznych oraz części zanieczyszczeń mikrobiologicznych a także znormalizowanie zawartości tłuszczu poprzez odwirowanie śmietanki i zmieszanie jej z mlekiem odtłuszczonym w takiej ilości aby uzyskać założoną zawartość tłuszczu. Wykorzystuje się w tym celu wirówkę oczyszczająco- normalizującą. Normalizację suchej masy beztłuszczowej przeprowadza się w celu zwiększenia ilości suchej masy mleka do żądanego poziomu oraz poprawy tekstury i konsystencji.
Następnie przeprowadzamy podwójną homogenizację w celu poprawienia konsystencji i lepkości, zapobieganiu wydzielenia się wolnych kuleczek tłuszczu, ujednolicenie mieszaniny, zapobieganiu wydzielenia się serwatki. Zastosowanie homogenizacji przed pasteryzacją miało na celu uzyskanie produktu o wyższej jakości.
Następnie mleko podgrzewamy i poddajemy pasteryzacji T=92°C w czasie 8 minut w pasteryzatorze płaszczowo-rurowym w celu wyeliminowania lub zminimalizowania zagrożenia ludzkiego zdrowia spowodowanego obecnością drobnoustrojów chorobotwórczych.
Schemat technologiczny - pasteryzacja mleka
W procesie kontrolujemy temperaturę po dogrzewaniu do temperatury pasteryzacji, następnie rejestrujemy temperaturę w przytrzymywaczu w którym zachodzi właściwa pasteryzacja. Następnie kontrolujemy temperaturę po wstępnym chłodzeniu, ponieważ następnym etapem jest dodatek szczepionki, która musi być wprowadzona w określonych warunkach, gdyż wyższa temperatura może uszkodzić ten proces, a także cały produkt.
2
TC
kondensat
Woda
T=35 °C Szczegółowy schemat blokowy
Woda
T=70°C
Woda
T=85 °C Szczegółowy schemat blokowy
T=92°C
Woda
T=55°C
Woda
T=70 °C Szczegółowy schemat blokowy
proszek
mleczny
3
TC
TIR
T=42,5°C
T=92°C
Para
T=105 °C Szczegółowy schemat blokowy
Woda
T=30°C
Kubeczki, Wieczka
Kondensat
T= 100°C
Szczepionka
Dodatek szczepionki i inkubacja
Proszek mleczny
Wstępne chłodzenie
Śmietanka niepasteryzowana
Wirowanie i normalizacja tłuszczu
Ogrzewanie wstępne
Magazynowanie chłodnicze
4-6 ºC
Pakowanie
Homogenizacja II
p = 15 MPa
Homogenizacja I
p = 20 MPa
Dogrzanie do temp pasteryzacji
Wstępne ogrzewanie
Przetrzymanie w temperaturze pasteryzacji
T=80°C
T=65°C
T=65°C
T=60°C
Woda
T=50°C
Wirowanie
T=35°C
Śmietanka niepasteryzowana
Woda
T=50°C
Chłodzenie 20ºC
Inkubacja 45ºC, pH=4,5
Mieszanie
Chłodzenie 42,5ºC
Pasteryzacja 92ºC 8 min.
Homogenizacja
65-70ºC, 15-20 MPa
Ogrzewanie wstępne
Normalizacja S.M. 20-25ºC
Ogrzewanie 40-45ºC
Przyjęcie i ocena mleka
Normalizacja suchej masy
T=20°C
Wstępne ogrzewanie
Mleko T=20°C
para
Mleko po homogenizacji
Mleko po pasteryzacji
Woda
chłodząca
3
2
1
Wyszukiwarka