Материал: Малоотходные технологии в молочной промышленности

Малоотходные технологии в молочной промышленности

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный морской технический университет»

Факультет корабельной энергетики и автоматики

Кафедра «Экологии промышленных зон и акваторий»

Курсовая работа

по дисциплине «Малоотходные и ресурсосберегающие технологии»

Тема: «Малоотходные технологии в молочной промышленности»

Выполнил:

Катаев Максим Евгеньевич

Группа: 2340

Проверил: Нифонтов Юрий Аркадьевич

Санкт-Петербург - 2014 г.

Аннотация

Курсовая работа содержит: 22 страницы, 3 рисунка, 1 таблица, 2 формулы, 6 источников литературы

Ключевые слова: белки, вещества, сыворотка, сырьё, обработка, пастеризация, микроорганизмы, лактоза, ферменты.

В курсовой работе рассматриваются проблемы основных направлений разработки малоотходных технологий при переработке отходов молочной промышленности

Нельзя усомниться в важности рассмотренной проблемы - вторичные молочные продукты находят применение в разнообразных областях хозяйства, но наиболее востребованы они в сельском хозяйстве. Рациональное использование вторичных молочных продуктов предусматривает комплексный подход.

Введение

В процессе промышленной переработки молока на масло, сыр, творог получают «побочные» продукты - обезжиренное молоко, пахту и молочную сыворотку, так называемое "вторичное молочное сырье". По своим биологическим свойствам вторичное молочное сырье не хуже цельного молока. В цельном и обезжиренном молоке, а также в пахте содержится равное количество белков (азотистых веществ) - 3,2%, лактозы - 4,7% и минеральных веществ - 0,7%, в молочной сыворотке - соответственно 0,8; 4,8 и 0,5%. Наиболее ценными элементами вторичного молочного сырья являются белки, молочный жир, углеводы, минеральные соли. В нем присутствуют также витамины, ферменты, органические кислоты и другие элементы, которые переходят из молока.

В настоящее время много внимания уделяется более полному и рациональному использованию всех различных частей молока в ходе его промышленной переработки.

В большинстве случаев занятия, направленные на экономную, рациональную и внутреннюю переработку сельскохозяйственного сырья, в частности молока, экономически более выгодны, чем дополнительное получение этого сырья в нашем хозяйстве. Кроме того, в большинстве стран мира наблюдается нехватка пищевых белков. Наряду с количественным дефицитом все большую роль некачественность.

Имеющиеся в природе разнообразные белки отличаются друг от друга лишь разным содержанием в них аминокислот. Растительные белки, например, содержат малое количество таких особенных аминокислот, как лизин, лейцин, изолейцин, метионин, триптофан. Наряду с высокой биологической ценностью молочные продукты обладают полезными отличительными свойствами, улучшающими качество других пищевых продуктов. Легче удается рационально уравновешивать и применять всю совокупность пищевых белков, а так же и растительных.

Наиболее полно требованию оптимального содержания ценных компонентов соответствуют маложирные продукты, полученные из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки. Так, например, сухие вещества молочной сыворотки содержат 71,7% лактозы, 14% азотистых веществ, 7,7% минеральных веществ, 5,7% жира, 0,9% прочих веществ.

Отличительной особенностью молочных белков является также то, что при их расщеплении образуются пептиды и другие компоненты, которые всасываются непосредственно в кровь. Усвояемость молочных белков человеческим организмом практически полная. Растительные белки таким свойством не обладают. По аминокислотному составу белки молока равноценны белкам мяса, однако в отличие от них не содержат пуриновых оснований, избыток которых вредно влияет на обмен веществ в организме.

Значительные объемы, питательная и биологическая ценность обусловливают необходимость сбора и использования обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки. Полное и рациональное использование вторичного молочного сырья может быть достигнуто только на основе его промышленной переработки в пищевые продукты, медицинские препараты, кормовые концентраты и технические полуфабрикаты.

В нашей стране накоплен значительный опыт промышленной переработки и использования вторичного молочного сырья: уточнены и углублены данные по пищевой и биологической ценности вторичного молочного сырья и продуктов из него; разработаны основные технологические процессы выделения и использования молочного жира, производства сухих и сгущенных концентратов; отработаны некоторые направления биологической обработки вторичного молочного сырья на пищевые и кормовые цели; разработана технология выделения, обработки и сушки белков молока и их использования в колбасном и кондитерском производстве.

Новые технологические процессы предусматривают полное использование всех составных частей молока, комплексную его переработку в различные пищевые и кормовые продукты и полуфабрикаты. На предприятиях создаются специализированные цехи и участки по переработке вторичного молочного сырья. Разрабатываются комплексы оборудования и технологические линии по переработке обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки с использованием традиционных и новых методов обработки, таких как электродиализ, обратный осмос, ультрафильтрация, ферментативный катализ.

Использование вторичных ресурсов сырья молочной промышленности является общегосударственной задачей, поскольку при их переработке может быть получено значительное количество полноценных пищевых продуктов, технических полуфабрикатов, кормовых изделий [1].

1. Отходы молочной промышленности

Основным отходом молочной промышленности является сыворотка, которая получается в результате переработки цельного и обезжиренного молока на сыр, творог и технический казеин. Химический состав сыворотки показан в табл.1. Его значительные колебания зависят от состава исходного сырья и способа отделения белка.

Таблица 1.

Основные компоненты сыворотки (жир, молочный сахар, белок, соли) особенно ценны тем, что находятся в мелкодиспергированном состоянии, вследствие чего наиболее легко усваиваются организмом.

В сыворотке находятся легко усвояемые организмом белки - альбумин и глобулин, а также ценные для организма фосфолипиды и витамины.

Если калорийность молока принять за 100%, то калорийность подсырной сыворотки составляет 37, а творожной 34%. В зависимости от вида и типа вырабатываемого продукта изменяется количество получающейся сыворотки.

На основе расчета установлено, что предприятия молочной промышленности при производстве сыра, творога и казеина получают сыворотки около 4 млн. т. Кормовая ценность сыворотки составляет более 500 тыс. т кормовых единиц.

Основными причинами неполного использования сыворотки являются резкая сезонность в ее получении, быстрая порча и недостаточная стойкость выработанных из нее продуктов, удаленность получения сырья от мест сбыта этих продуктов, сравнительно высокая стоимость кормовой единицы сыворотки и затруднения, связанные с ее транспортировкой [2].

2. Общие вопросы переработки вторичного молочного сырья

2.1 Первичная обработка вторичного молочного сырья. Пастеризация

молочный пастеризация консервирование обработка

Процесс пастеризации вторичного молочного сырья обусловлен необходимостью подавить развитие нежелательной микрофлоры. Кроме того, три пастеризации подсырной сыворотки инактивируются остатки сычужного фермента, присутствие которого в ряде случаев при дальнейшей переработке молочной сыворотки нежелательно.

Пастеризация обезжиренного молока и пахты проводится на оборудовании и при режимах, принятых для цельного молока, но в ряде случаев режимы пастеризации (температура и продолжительность) обусловлены специальными требованиями технологического процесса производства продукта или полуфабриката. Пастеризацию сыворотки рекомендуется проводить "низкотемпературную", т.е. при температуре 63 - 66 °С с выдержкой 30 мин.

Пастеризация осуществляется на современных установках трубчатого и пластинчатого типов с автоматическим поддерживанием температуры нагрева.

Наибольшее распространение получили автоматизированные пастеризационно-охладительные установки пластинчатого типа производительностью от 3000 до 25 000 л/ч. В состав установки типа входят уравнительный бак с клапанно-поплавковым устройством для регулирования уровня молока в баке, центробежный насос для молока, пластинчатый аппарат, сепаратор-молокоочиститель, выдерживатель, возвратный клапан, центробежный насос для горячей воды, пароконтактный нагреватель для нагревания воды и пульт управления [4].

Техническая характеристика пастеризационно-охладительной установки А1-ОКЛ-10

Рис. 1. Общий вид пластинчатого аппарата установки марки А1-ОКЛ-10: 1 - штуцер выхода молока из секции регенерации; 2 - станина; 3 - секция пастеризации; 4 - штуцер входа молока в секцию пастеризации; 5 - штуцер выхода молока из аппарата; 6 - штуцер входа ледяной воды; 7 - зажимной механизм; 8 - ножка; 9 - секция охлаждения; 10 - штуцер входа молока в секцию охлаждения; 11 - штуцер выхода молока из секции пастеризации; 12 - секция регенерации; 13 - штуцер входа сырого молока в секцию регенерации

2.2 Сепарирование

Из вторичного молочного сырья сепарированию подвергается только сыворотка. Сыворотку сепарируют с целью извлечения молочного жира и казеиновой пыли. Сепарирование сыворотки применяется также для выделения из нее сывороточных белков после их тепловой коагуляции при получении белкового продукта, а также при очистке от несахаров процессе производства молочного сахара. Содержание молочного жира в сыворотке, полученной при производстве сычужных сыров, составляет обычно от 0,2 до 0,6%. Содержание жира в творожной сыворотке зависит от вида вырабатываемого творога. В сыворотке содержатся и частицы казеина в количестве 0,4 - 1%. После извлечения жира и казеиновых частиц сыворотка представляет собой кинетически устойчивую систему, практически не подвергающуюся расслоению.

Молочный жир и казеиновые частицы выделяются из сыворотки при сепарировании ее в сепараторах-сливкоотделителях. Молочный жир отделяется от сыворотки в виде подсырных сливок. Для извлечения жира и казеиновой пыли из сыворотки рекомендуется саморазгружающийся сепаратор А1-ОХС полузакрытого типа с двухсекционным барабаном.

Техническая характеристика сепаратора А1-ОХС

Ниже показана принципиальная технологическая схема извлечения жира и казеиновой пыли из молочной сыворотки (схема 1).

Схема 1.

Молочную сыворотку сепарируют при 35 - 40 °С непосредственно после удаления ее из сыроизготовителя, т.е. без предварительного подогревания. Допускается хранение подсырной сыворотки перед сепарированием не более 24 ч при температуре 8 - 10 °С. Творожную сыворотку хранить не рекомендуется.

Таблица 2. Физико-химические показатели сливок из сыворотки приведены в табл. 2.

Полученные при сепарировании сыворотки сливки то составу и свойствам несколько отличаются от обычных. В них содержится на 3 - 4% меньше сухих обезжиренных веществ и практически отсутствует казеин. Подсырные сливки используют для нормализации смеси при выработке сыров, для выработки подсырного масла, для производства плавленых сыров и мороженого.

Рис. 2. Общий вид саморазгружающегося сепаратора А1-ОТС: 1 - гидроузел; 2 - коммуникации; 3 - крышка сепаратора; 4 - барабан; 5 - приемник осадка; 6 - станина

Для выделения из сыворотки скоагулированных белковых веществ может быть использован способ центрифугирования. Система сыворотка - хлопья белка представляет собой грубодисперсную суспензию, разделяемость ее довольно низкая, что можно объяснить значительной гидрофильностью частиц, Для выделения скоагулированных белков используют сепаратор А1-ОТС (рис.2) с периодической центробежной выгрузкой осадка.

Разделение рекомендуется проводить при температуре сыворотки 410 - 60 °С. Полученную белковую массу необходимо немедленно охлаждать или направлять на промышленную переработку [4].

2.3 Консервирование

Под консервированием понимается такая обработка молочных продуктов, в результате которой они сохраняются длительное время без разложения входящих в них белков, жиров, углеводов и других компонентов. Важно также полное сохранение природных свойств продукта при наименьших затратах. Для сохранения качества молочной сыворотки при производстве молочного сахара можно применять формалин и перекись водорода. Формалин (формальдегид) вводится в количестве 0,025% 40% -ного раствора, перекись водорода - в количестве 0,03% 30% -ного раствора.

Известно, что (перекись водорода разлагается через 45 - 50 ч хранения сыворотки (с этого момента начинает увеличиваться ее кислотность). Формалин сохраняется в сыворотке более трех суток. При производстве молочного сахара перекись водорода инактивируется на стадии очистки сыворотки, а формалин отходит с межкристальной жидкостью (мелассой). Готовый продукт не содержит консервантов.