Материал: Разработка оборудования для производства твердых сычужных сыров

Разработка оборудования для производства твердых сычужных сыров

Введение

Сыр является одним из наиболее многофункциональных пищевых продуктов, имеющихся в настоящее время. Он удовлетворяет многие вкусы, подходит для всех возрастных групп, и его можно потреблять в любых количествах и по любым случаям. Основным сырьем для производства сыра является коровье, козье или овечье молоко. В сыре содержится от 18 до 25% белка, причем значительная его часть находится в растворимой форме, поэтому хорошо усваивается организмом. В сухом веществе многих видов сыров содержится 45-55% жира, от 1,5 до 3,5% минеральных солей. Наибольшую часть рынка сыров занимают твердые сыры (65%), второе место занимают плавленые сыры (24%) и только 11 % приходится на мягкие и кисломолочные сыры[4].

Российский потребитель отличается приверженностью к твердым сырам, считая по праву этот вид продукции самым натуральным и наиболее полезным. Сегодня на отечественном рынке сыров, помимо твердых, представлены также мягкие сыры, сыры с плесенью, брынза и плавленые сыры. Однако культура потребления этих видов сыра еще не сложилась. Потребление сыра на уровне порядка 3 кг на душу населения в год - это в 2 раза меньше рекомендованной медиками нормы. Для сравнения, во Франции потребление сыра составляет около 20 кг в год.

Наибольшим спросом пользуются традиционные для России марки сыра: "Российский", доля потребителей сыра этой марки составляет почти половину (около 48% от числа всех потребителей сыра, "Голландский’ около 34%), "Пошехонский" (около 29%) и "Костромской" (около 23%), (далее следуют "Гауда" (около 18%) и "Эдамер" (около 15%), то есть также сыры твердых сортов, близкие по вкусовым качествам к привычным для России сортам сыра[4].

Отечественное сыроделие - довольно непростой бизнес. Это самая сложная в технологическом и техническом отношении отрасль молочной промышленности, на успех которой влияет много факторов: закупка сырья с неудовлетворительным качеством в условиях жесткой и часто нелояльной конкуренции; переработка на морально и физически устаревшем технологическом оборудовании; весьма капризные процессы созревания и хранения готового продукта, его реализация в условиях специфической конъюнктуры рынка, невысокая покупательная способность потребителя, большой ассортимент импортной продукции и пр. Производство твердых сыров характеризуется низким выходом сыра за счет низкого содержания влаги, медленным оборотом капитала за счет длительных сроков созревания, низкой рентабельностью продукта за счет высокой себестоимости и большого предложения. В результате ниша других сыров отдана импорту[5].

1. Литературно-патентный обзор

.1 Технологический обзор

К твердым сычужным сырам с низкой температурой второго нагревания относят костромской, голландский брусковый, голландский круглый, пошехонский, степной, ярославский, ярославский унифицированный, эстонский, Станиславский, днестровский, буковинский, угличский, северный, сусанинский.

Основными факторами, определяющими видовые особенности сыров этой группы, являются следующие:

применение бактериальных заквасок, состоящих в основном из мезофильных молочнокислых стрептококков, при выработке днестровского и сусанииского сыров добавляют болгарскую палочку, Станиславского - ацидофильную палочку, эстонского - биопрепарат;

температура второго нагревания сырного зерна 36-42° С в зависимости от вида сыра и способности зерна к обезвоживанию;

обеспечение влажности сыра после прессования (43-48%);

определенный уровень активной кислотности сырной массы на каждом этапе производства;

в сыре после прессования рН 5,3-5,6, трехсуточном возрасте 5,2-5,25, в зрелом сыре 5,1-5,4;

умеренное содержание в сырах поваренной соли (1,5-2,5%), для отдельных видов пониженное содержание соли (днестровский и сусанинский сыры);

применение в процессе созревания нескольких температурных режимов (10- 12, 14-16 и 10-12° С) для группы сыров типа костромского и голландского.

1.1.1Технологическая схема производства сыров

При выработке сыров с низкой температурой второго нагревания подготовка молока к свертыванию заключается в пастеризации и предварительном созревании его в течение 10-14 ч при температуре 8-12° с внесением в него 0,15- 0,3% бактериальной стрептококковой закваски.

Пастеризованное при 71-72 или 74-76° С с выдержкой 20-25 с созревшее молоко нормализуется по жирности и охлаждается до температуры свертывания. В подготовленное для свертывания молоко (смесь) вносят 40%-ный раствор хлористого кальция, бактериальную закваску или бактериальный препарат, гидролизаты или биологические препараты, а затем оно свертывается сычужным ферментом в течение 30-35 мин.

Полученный сгусток нормальной прочности с помощью режущих и вымешивающих механических ножей и приспособлений режут и дробят в целях получения сырного зерна необходимого размера и плотности, хорошо выделяющего сыворотку.

После разрезки сгустка удаляют из аппарата выработки сырного зерна сыворотку (30% от первоначального количества смеси).

При нормальном развитии молочнокислого процесса кислотность сыворотки перед вторым нагреванием должна быть 11-12° Т, а в конце обработки 13-14° Т. При повышении кислотности сыворотки против нормальной на 1 Т необходимо внести пастеризованную воду в количестве 5% от первоначального количества смеси, при повышении на 2-3° Т - 10-15%.

Перед вторым нагреванием удаляется еще 20-30% сыворотки. Цель проведения второго нагревания сырного зерна - регулирование развития молочнокислого процесса, ускорение выделения излишней сыворотки из сырного зерна и обеспечение оптимального содержания влаги в сыре после прессования (43-53%).

После второго нагревания проводят частичную посолку зерна с сывороткой из расчета внесения 200-300 г соли на 100 кг молока.

Размер пласта устанавливают в зависимости от количества перерабатываемого молока, и числа головок по расчету. Пласт сначала подпрессовывается, а затем разрезается на куски одинакового размера. Сыры маркируют во время самопрессования после первого переворачивания.

Сыры прессуют из расчета давления от 10 (вначале) до 40 кг (в конце) на 1 кг продукта, или 10-40 кПа. После прессования сыры направляют на посолку.

Когда устанавливается склонность сыров к излишнему брожению (вспучиванию), температуру рассола рекомендуется снизить до 6-8° С, продолжительность посолки сыра при этом увеличивается не более чем на 10-12 ч. Прн необходимости интенсифицировать развитие молочнокислого процесса применяется ступенчатый режим созревания. По мере появления иа сырах плесенн нли слизи (но не позднее чем через 10-12 сут после посолки) их моют в теплой воде (30-40" С). После мойки проводят тепловую обработку сыров и обсушивание.

Во время созревания сыры необходимо переворачивать в течение первых 2-3 недель 2-3 раза, а в последующий период через каждые 10-15 дней. При правильном уходе в нормальных условиях созревания к 12-15-дневному возрасту на сыре образуется тонкая прочная корочка. После этого сыры моют, обсушивают, маркируют, покрывают парафинополимерным сплавом или упаковывают в полимерные пленки.

Костромской и пошехонский сыры. Особенность технологии этих сыров заключается в интенсификации молочнокислого брожения при выработке сыра. В этих сырах содержание влаги после прессования достигает 44-46%, в зрелом 40-41%. Температура созревания сыра после 20-дневного возраста повышается до 14-16° С. Оптимальная активная кислотность сырной массы достигает следующих значений: после прессования рН 5,4-5,6, 3-5-суточного сыра 5,15- 5,25; зрелого 5,3-5,4. Содержание поваренной соли составляет в среднем 2%. Соблюдение указанных параметров технологии н интенсификация молочнокислого брожения гарантируют ускоренное созревание этих сыров в течение 45 дней. Сыры вырабатываются с содержанием 45% жира в сухом веществе продукта.[1]

Существуют способы интенсификации процесса созревания сыра, увеличения срока хранения, которые представлены в следующих патентах:

Номер патента:2105488 . Дата публикации:27.02.1998

Использование дополнительной биологической обработки молока с помощью ацидофильной закваски позволяет исключить применение химической обработки (селитрой), а также ускорить технологический процесс и срок созревания до 15 суток.

Номер патента:2199873. Дата публикации:10.03.2003

Включение в состав бактериальной закваски 0,1-0,2% Lbc. Plantarum позволяет ускорить срок созревания сыра.

Номер патента:2105490 . Дата публикации:27.02.1998 Получение сыра с сокращенным сроком созревания, путем декальцинирования и дефофорилирования казеинаткальцийфосфатного комплекса во время созревания молока до кислотности 22 24oT при температуре свертывания 32 35oC, а также интенсификации физико-химических, микробиологических и биохимических процессов во время созревания сырной массы. [Приложение [2] ]

1.1.2 Эскизная технологическая схема производства

Рисунок 1. Эскизная схема производства сыра

1.1.3 Принципиальная технологическая схема

Молоко, поступающее на завод, подают самовсасывающим насосом  через фильтр , воздухоохладитель  и счетчик  в промежуточную емкость хранения.

Необходимое количество свежего, незрелого молока поступает на созревание после его пастеризации, или непастеризованным. Для созревания пастеризованного молока оно из емкости хранения самотеком или насосои направляется в уравнительный бачок , откуда насосом подается в регенеративную секцию пластинчатого пастеризатора  для нагревания. Подогретое молоко поступает в сепаратор-нормализатор  для нормализации молока по жиру. Нормализованное молоко направляют в секцию пастеризации и, наконец, в секцию охлаждения.Созревшее иормализоваиное пастеризованное молоко насосом подается в подогреватель , а затем через счетчик 4 - в аппарат выработки сырного зерна .

При созревании непастеризованного молока I сорта оно из емкости хранения  насосом подается в подогреватель 6, сепаратор-молокоочиститель, охладитель и направляется в емкости для созревания. Созревшее сырое молоко насосом направляется в уравнительный бачок , откуда насосом подается в регенеративную секцию пластинчатого пастеризатора  для нагревания. Подогретое молоко нормализуется по жиру в сепараторе-нормализаторе . Нормализованное молоко поступает в секцию пастеризации, а затем в секцию охлаждения пастеризатора . Охлажденное до температуры свертывания пастеризованное нормализованное молоко поступает через счетчик  в аппарат выработки сырного зерна  где оно свертывается, а полученный сгусток режут и обрабатывают в целях получения сырного зерна.

Готовое сырное зерно насосом 1 (или самотеком) подается в аппарат формования сырной массы  для образования пласта и резки его на куски необходимого размера. Уложенные в формы куски сыра подают в прессы . Отпрессованный сыр взвешивают, укладывают в контейнеры и помещают в солильные бассейны . Посоленный сыр размещают на стеллажах-коитейнерах , которые электропогрузчиком подаются в камеры созревания сыра. Освободившиеся формы направляются по транспортеру в моечное помещение.

Сыр после мойки и обсушки в машинах и покрывают специальным сплавом или упаковывают в пленки и направляют на созревание. Зрелый сыр упаковывают в тару.[1]

.2 Оборудование для постановки сырного зерна

Для постановки сырного зерна при производстве твердых и мягких сыров применяют сыродельные ванны и сыроизготовители. Сыроизготовители позволяют только вырабатывать сырное зерно, формирование и разрезка сырного пласта осуществляются с помощью формовочных аппаратов. Сыродельные ванны относятся к аппаратам периодического действия. Технологический процесс получения сырного зерна и устройство практически не отличается от сыроизготовителей. Исключение составляют конструкция режуще-вымешивающего устройства, наличие гидравлических и пневматических устройств для наклона ванны при перекачке продукта и мойке. Технологический процесс получения сырного зерна и пласта в таких ваннах имеет законченный цикл и не требует применения дорогостоящего оборудования для формирования сырной массы. В оборудовании для постановки сырного зерна применяют мешалки двух типов: рабочие инструменты вращаются вокруг своей оси, рабочие инструменты вращаются вокруг своей оси, а так же совершают возвратно-поступательное движение вдоль аппарата. Мешалки первого типа совершают только одну операцию- вымешивание сгустка после постановки сырного зерна. Разрезание и постановка производится вручную лирами, арфами. Мешалки второго типа: планетарные универсальны, они выполняют все необходимые технологические операции. Мешалки, используемые для постановки сырного зерна, могут быть переносными и стационарными.

Ванна сыродельная представляет собой двустенную прямоугольную емкость, причем внутренняя ванна закрыта кожухом. Между ванной и кожухом ( в рубашке) находится теплоизоляция. Подвод пара воды и слив конденсата осуществляется через патрубки.

Режуще-вымешивающий инструмент представляет собой прямоугольную ножевую раму с вертикальными поворотными ножами. Привод режуще-вымешивающего инструмента монтируется на корытообразной платформе (каретке) и перемещается по направляющим, что исключает возможность попадания загрязнений с привода в ванну.

Рисунок 2. Общий вид сыродельной ванны.

-домкрат, 2- мостовая конструкция, 3- привод, 4- стойки, 5- кран клапанного типа, 6- нож, 7- подпятник, 8- штуцер для слива конденсата, 9- мешалка, 10- отборник сыворотки, 11 - лира, 12 - мерная линейка, 13- кожух

Сыроизготовители - это теплообменные аппараты поверхностного типа с рубашкой, в которых сгусток обрабатывается режуще-вымешивающим инструментом. По расположению режуше-вымешивающего инструмента сыроизготовители подразделяют на вертикальные и горизонтальные с валами (одним, двумя и более).

Вертикальные сыроизготовители бывают цилиндрическим, овальными и в виде сдвоенного цилиндра. Преимущества вертикальных сыроизготовителей:

исключается обсеменение обрабатываемого молока посторонней микрофлорой и улучшаются условия нагрева;

возможна безразборная мойка с помощью разбрызгивающих моющих головок;

управление работой сыроизготовителя осуществляется системами локальной и интегрированной автоматизации.

Недостаток вертикальных цилиндрических сыроизготовителей - увеличение их вместимости в основном за счет увеличения высоты, в результате чего на сырное зерно существенно влияет гидростатическое давление продукта. Кроме того, для подъема сырного зерна, оседающего в нижней части аппарата во время отбора сыворотки при остановленном режуще-вымешнваюшем инструменте, необходимо увеличить число его оборотов, причем тем больше, чем больше высота обрабатываемого слоя сырного зерна с сывороткой.

В цилиндрическом аппарате сопротивление раскручиванию смеси сырного зерна и сыворотки мешалкой недостаточное, в результате чего ухудшаются условия разрезания сгустка и требуется дополнительное увеличение скорости инструмента. Несмотря на это поднять уже осевшее на дно аппарата сырное зерно затруднительно; потери белка и жира с сывороткой из-за динамического разрушения менее прочных зерен значительны.

Рисунок 3.Вертикальный сыроизготовитель цилиндрического типа

рубашка, 2-переливной патрубок. 3- вариатор скорости, 4- планетарный нож, 5-электродвигатель,6 - редуктор, 7- планетарный нож, 8- стойка, 9- кожух, 10- разгрузочный кран, 11-мешалка.

Для улучшения опорожнения цилиндрические сыроизготовители устанавливают наклонно. Режущий и вымешивающий инструменты располагают на общем валу и устанавливают с некоторым смешением по отношению к нему.