Laptele concentrat

1. Tehnologia fabricării laptelui concentrat.Procesul tehnologic de fabricare a produselor lactate concentrate cuprinde următoarele

operații :

Recepția materiei prime. Laptele destinat fabricării produselor concentrate și uscate trebuie să îndeplinească condițiile organoleptice, fizico-chimice și microbiologice ale unui lapte de calitate.

Curățirea și depozitarea materiei prime. Laptele recepționat calitativ este curățit de impurități mecanice și prelucrat cât mai repede. În cazul în care laptele nu intră imediat în fabricație, acesta trebuie depozitat în tancuri izoterme prevăzute cu agitator. Depozitarea se face la temperatura de 4..6ᵒC, pentru maximum 12 h.

Normalizarea laptelui. Având în vedere variațiile ce apar în compoziția laptelui recepționat, se execută normalizarea, pentru ca în laptele concentrat finit să se găsească un anumit procent de grăsime și substanță uscată negrasă.

Obiectivele pasteurizării laptelui destinat obținerii produselor lactate concentrate sunt următoarele:

distrugerea microflorei banale în general și a celei patogene în special, deoarece la concentrarea laptelui nu se ajunge la o temperatură care să realizeze același efect ca la pasteurizare;

asigurarea stabilității sistemului fizic și colodial al laptelui înainte de concentrare, astfel că la depozitarea laptelui concentrat cu zahăr se evită fenomenul de îngroșare a produsului;

asigurarea unei temperaturi suficient de ridicate, astfel că la concentrare să se producă o fierbere instantanee a laptelui, evităndu-se, în acelasi timp, depunerea de precipitat pe suprafețele de încalzire ale concentratorului, precipitat format din albumine, globuline și din săruri minerale;

asigurarea unei precipitări parțiale a albuminelor și a fostfațiilor de calciu în cazul lapteui destinat obținerii laptelui concentrat (fără zahăr) sterilizat. În acest caz, termostabilitatea laptelui concentrat la sterilizare este sporită.

Se pot utiliza următoarele procedee de pasteurizare a laptelui destinat fabricării laptelui concentrat:

pasteurizare de durată la 63ᵒC, timp de 30 min; pasteurizare înaltă 85...95ᵒC, câteva secunde; încălzire la 104...110ᵒC, fără menținere.

Concentrarea laptelui. Prin concentrarea laptelui se urmărește îndepărtarea unei cantități de apă, în care caz laptele își micșorează volumul, concentrația, iar valoarea procentuală a diferitelor componente din lapte se mărește în raport cu cantitatea de apă vaporizată.

Concentrarea laptelui în industrie se face în aparate care lucrează sub vid. Această metodă de concentrare prezintă următoarele avantaje:

vaporizarea se petrece la temperaturi de 60ᵒC; se reduc pierderile de căldură în mediul înconjurător, deci se reduce și consumul de căldură; se poate utiliza aburul secundar; concentrarea are loc mai rapid; ca rezultat al reducerii temperaturii și a duratei de concentrare se obține o mai bună păstrare a

propietățiilor organoleptice a valorii nutritive și, în special a vitaminelor din lapte.

2. Instalația pentru concentrarea laptelui.

Instalațiile pentru concentrare cuprind următoarele părți principale:

sistemul pentru vaporizare (evaporatorul); sistemul pentru condensarea vaporilor (condensator); sistemul de termocompresie (care se montează numai la acele instalații care funcționează cu

termocompresie); echipamentul auxiliar: pompă de apă caldă, pompă de vid uscată etc.

Evaporatoarele

Cele mai răspândite tipuri de evaporatoare folosite în industria laptelui sunt: cu film descendent, cu plăci, cu film expandat, Cenntri-Therm.

Evaporatorul cu film descedent este format dintr-un fascicul de țevi montate vertical. Alimentarea cu lapte preîncălzit se face pe la partea superioară, cu ajutorul unei pompe și se scurge într-un film pe la partea superioară, cu ajutorul unei pompe, și se scurge într-un film subțire pe suprafața interioară a țevilor aparatului, împreună cu vaporii secundari formați treptat prin evaporarea unei părți din apa produsului. Instalațiile de concentrare Wiegand, Anydro, Alfa-Laval, Paasch-Silkeborg sunt prevăzute cu asemenea evaporator.

Evaporatorul cu plăci tip APV prezintă o serie de avantaje: transfer de căldură mai intens, datorită grosimii reduse a peliculei de lapte (0,5mm) și turbulenței mari provocate de ondulațiile plăciilor ; rezistență hidraulică relativ mică la curgerea laptelui; capacitatea suprafeței de schimb de căldură reprezintă 200m2/m3 aparat ; igienizare în bune condiții.

Evaporatorul cu film expandat Alfa-Laval are suprafața de încălzire statică , alcătuită din talere tronconice executate din oțel-inoxidabil, grupate astfel încât să formeze un sigur pachet cu spații

intermediare și garnituri de etanșare. Spațiile intermediare sunt străbătute de laptele care trebuie concentrat și de aburul de încălzire.

Avantajele acestui evaporator sunt următoarele: structură compactă, posibilitate de mărire a suprafeței de transmisie a căldurii, productivitate mare și un randament termic ridicat ; poate fi întrebuințat pentru concentrarea laptelui până la 60% substanță uscată, durata de contact a laptelui cu suprafața încălzită fiind de 10-12 s.

Evaporatorul cu film expandat Alfa-Laval:

1. talere tronconice;2. carcasă;3. racord alimentare soluție pentru concentrare;4. racord alimentare abur;5. racord evacuare soluție concentrată;6. racord evacuare abur secundar;7. racord evacuare condensat;8. perete cilindric interior;9. racorduri tronconice de îmbinare a talerelor pentru circulația aburului de încălzire;

10. bucșe distanțiere;11. șurub cu piuliță pentru strângerea pachetului de talere.

Evaporatorul Centri-Therm. Concentrarea în acest aparat se realizează sub vid, prin deplasarea lichidului în lungul suprafețelor tronconice de schimb de căldură sub forma unor pelicule subțiri, sub influența forței centrifuge.

1. rotor;2. talere tronconice;3. carcasă;4. arbore gol pentru antrenare în mișcare de rotație;5. conductă pentru alimentare soluție;6. orificii pentru alimentare cu abur și evacuare condensat;7. conductă evacuare concentrat;8. conductă evacuare abur secundar;9. conductă evacuare condensat.

Sistemul pentru condensarea vaporilor

Condensarea vaporilor rezultați în urma concentrării laptelui se realizează în condensatoare care pot fi:

condensatoare de amestec, în care vapori se amestecă direct cu apa, rezultînd apă caldă care se elimină direct din condensator;

condensatoare de contact, în care vaporii condensează după ce vin în contact cu suprafața răcită cu apă.

Din punct de vedere al funcționării, condensatoarele pot fi:

simple, atunci când sunt în directă legatură cu pompa de vid. În acest caz, apa caldă rezultată din condensarea caporilor este extrasă chiar de pompa de vid;

barometrice, în care apa caldă din condensator se scurge într-un bazin printr-un tub de 10.33 m. Greutatea coloanei de apă, înaltă de 10.33 m, este echivalentă cu o atmosferă. Pompa de vid folosită în acest caz este o pompă uscată, extrăgând din condensator gazele și aerul;

semibarometrice, în care apa caldă din condensator este extrasă cu o pompă centrifugă, iar gazele îi aerul sunt extrase cu un alt sistem de pompare.

Sistemul de termocompresie

Este numit și pompa de căldură. Acest sistem are sarcina de a readuce vaporii rezultați din fierbere la temperatura și presiunea aburului proaspăt și, din acest motiv, pot fi reutilizați la încălzirea în continuare a produsului ce se concentrează.

Compresia vaporilor se poate realiza cu o pompă de căldură, care poate fi cu piston, cu turbină sau cu un injector de abur.

Pentru concentrarea laptelui se utilizează mai multe tipuri de instalații:

Schema de funcționare a instalației de concentrare STORK, cu trei corpuri și termocompresie, cu evaporator cu peliculă descendentă. În instalația STORK, procesul tehnologic de concentrare are loc astfel: laptele este adus, prin conducta 1, în tancul de alimentare 2, de unde este pompat, prin intermediul pompei 3, spre preîncălzitoarele 4, 5, 6. Prin corpul de încălzire 7 este distribuit spre prima treaptă de concentrare și un separator de vapori. Produsul curge într-un film subțire pe pereții interiori ai sistemului tubular, astfel că se produce o evaporare rapidă a apei. În separatoarele 13, 14 și 15, datorită mișcării turbulente, produsul este separat de particulele de condens și trece în corpul următor de concentrare. În final, iese din instalație prin intermediul pompei 16 și robinetul 17, iar prin conducata 18 este dirijat pentru a fi prelucrat conform schemei tehnologice. Prin termocompostorul 19 o parte din aburul secundar este absorbit de corpul de concentrare 8 și corpul de încălzire 7.

Schema de funcționare a instalației de concentrare Wiegand cu trei corpuri și termocompresie cu evaporator cu peliculă descendentă. În această instalație, procesul tehnologic decurge astfel: cu ajutorul pompei 1 laptele este împins prin conducte spre secțiunile tubulare de preîncălzire din condensatorul 2, în care laptele atinge temperatura de 75ᵒC cu care intră în corpul de concentrare I .

Trecând în film subțire prin tuburile de încălzire, laptele parțial concentrat este separat de vapori în separatorul 3, de unde, cu ajutorul pompei 4, este trimis în corpul de concentrare II, în care are loc fierberea sub presiune mai scăzută, la temperatura de circa 60ᵒC. În continuare, laptele concentrat este separat de vaporii de apă în separatorul 5 și cu ajutorul pompei 6 este rimis în corpul de concentrare III. În final, laptele concentrat este separat de vaporii de apă în separatorul 7 și, de aici, cu pompa 8, este trimis la prelucrarea ulterioară.

Corpul II se încălzește cu aburul secundar rezultat de la separatorul 3 corpul III se încălzește cu aburul secundar rezultat la separatorul 5, iar aburul rezultat în separatorul 7 este condensat parțial în condesatorul 2, unde cedează căldură care încălzește laptele pompat cu pompa 1.O parte din aburul trimis în corpul II este absorbit în termocompresorul 9, unde se trimite și abur motor. Acest amestec de abur este trimis în corpul I, unde se realizează o primă concentrare a laptelui.

Instalația mai este deservită de pompele 10 și 11 pentru condens și de ejectoarele 121,122,123 pentru absorbția aburului, legate prin condensatorul intermediar 13.

Laptele concentrat cu zahăr Acest produs este caracterizat prin valoare nutritivă și energetică ridicată, precum și

conservabilitate de lungă durată.

Laptele concentrat cu zahăr are următorii indici fizico-chimici:

Apă, în % 8,8- 8,9 Grăsime, în % 8,6- 8,8 Proteine, în % 26,2- 25,8 Zahăr, în % 44,8 Lactoză, în % 11,6 Greutate specifică, în gf/cm3 1,270- 1,295

Schema tehnologică de fabricare a laptelui concentrat cu zahăr prezintă două variante, operațiile mai importante fiind următoarele:

Varianta I Varianta II

Transport

Recepție calitativă

Sortare

Recepție cantitativă

Filtrare

Preîncălzire

Curățire centrifugală

Pasteurizare

Răcire

Depozitare temporară

Preîncălzire

Concentrare

Omogenizare

Normalizare

Răcire-cristalizare

Ambalare

Depozitare

Transport

Recepție calitativă

Sortare

Recepție cantitativă

Filtrare

Răcire

Depozitare temporară

Preîncălzire

Normalizare

Curățire centrifugală

Omogenizare

Preîncălzire

Amestecare cu zahăr

Preîncălzire

Concentrare

Normalizare finală

Răcire-cristalizare

Ambalare

Depozitare

Adăugarea zahărului. Zahărul se poate adăuga sub forma solidă sau de sirop. Atunci când se adaugă sub formă de sirop, acesta se incălzește în prealabil, până la temperatura de 90…95˚C, după care se filtrează sau se curăță centrifugal. Concentrația siropului de zahăr este de 70-72%.

Cantitatea de zahăr ce trebuie adăugată la 100kg lapte normalizat se calculează cu relația:

G z=GLnGLe

* CZ c

În care:

C z este cantitatea de zahăr ce trebuie adăugată în kg; GLn conținutul de grăsime al laptelui normalizat, în % GLc conținutul de grăsime al laptelui concentrat, în % CZ c concentrația în zahăr în produsul finit, în %.

Dacă se cunoaște raportul de concentrare Rc , conținutul de substanță uscată totală, inclusiv conținutul de zahăr SU ct și conținutul de substanță uscată totală fără SU e , cantitatea de zahăr ce trebuie adăugat la 100kg lapte normalizat se poate calcula și cu relația:

C z= SU ct+SU c

Re kilograme zahăr / 100kg lapte normalizat.

În cazul în care zahărul se adaugă sub formă de sirop, cantitatea de apă CA necesară pentru dizolvarea zahărului se stabilește cu relația:

CA(kg)= (100 - CZ c¿∗CZ t100

În care :

CZ c este conținutul de zahăr în produsul finit, în %; CZ t cantitatea de zahăr total ce trebuie adăugat laptelui normalizat, în kg K factor care variază între 1,05 și 2,35 după temperatura la care , se răcește și se

filtrează siropul și după concentrația acestuia, luându-se o valoare mai apropiată de 235, când siropul se răcește mai mult și concentrația sa este mai mare, și invers:

CZ t (kg )= GLn X CZc X LcGLc X100

Concentrarea laptelui cu zahăr.

Momentul adăugării siropului de zahăr în lapte depinde de tipul instalației de concentrare utilizat.

În cazul aparatelor cu funcționare periodică, admisia siropului se face după ce 1/2 - 2/3 din laptele din vană a fost introdus în aparat sau după o concentrare prealabil a laptelui în raport 1 : 2.

În cazul aparatelor cu funcționare continuă, siropul de zahăr este introdus simultan cu laptele normalizat.

Momentul final al concentrării se stabilește, în cazul când se lucrează cu aparate periodice, cu ajutorul areometrelor sau al refractometrelor.

Dacă se lucrează în flux continuu, se utilizează aparate ce permit controlul automat al umidității din produsul finit. Aceste aparate se bazează pe măsurarea rezistenței electrice a produsului, care este în funcție de concentrația în substanță uscată.

Sfârșitul concentrării mai poate fi stabilit după volumul laptelui concentrat în aparatul de concentrare, după durata concentrării, după aspectul și concentrația produsului finit , dar această apreciere poate fi deseori eronată.

Răcirea laptelui concentrat.

Această operație are un dublu scop: răcirea produsului concentrat și cristalizarea dirijată a lactozei.

Procesul de răcire trebuie astfel condus încât să asigure cristalizarea completă a lactozei în cristale cât mai fine, pentru a nu da la degustare senzația de ”nisipos”.

Pentru formarea rapidă a cristalelor sunt necesare suprasaturarea soluției, introducerea ”centrilor de cristalizare” și asociere răcirii cu agitarea energetică.

În întreprinderile de conserve de lapte se practică, de obicei, răcirea în trei trepte:

în prima etapă are loc răcirea produsului de la temperatura de concentrare până la temperatura la care cristalizarea prezintă maximum de intensitate;

în a doua etapă a procesului de răcire se oprește circularea agentului frigorific și, amestecând intens, se introduc ”centrii de cristalizare”;

urmează a treia etapă în care produsul este răcit rapid până la temperatura de ambalare, mai bine până aproape de temperatura de păstrare (10…12˚C) pentru o cristalizare cât mai completă a lactozei. Deoarece la această temperatură viscozitatea crește mult și se micșorează coeficientul de transmitere a căldurii, prelungindu-se prea mult durata de răcire, de obicei răcirea finală se face până la 1618˚C.

Durata totală a celor trei etape ale răcirii este de 1-4h.

Ambalarea și depozitarea laptelui concentrat cu zahăr. Imediat după răcire, produsul trebuie trecut în ambalaje care sunt de două tipuri:

recipiente de mare capacitate (20-50kg); butoaie de lemn sau tablă căptușite în interior cu un strat protector. Aceste ambalaje sunt destinate produselor pentru consum industrial și colectiv;

ambalajele mici, cutii metalice cilindrice din tablă cositorită, închise prin capace cu dublu falț.

Laptele concentrat este depozitat în încăperi cu temperatura de maximum 10˚C și umiditatea relativă a aerului de circa 85%.

Pentru a împiedica sedimentarea produsului și a elimina ambalajele bombate, cutiile sunt întoarse, periodic, în timpul depozitării.

S-a stabilit că, la temperatura de maximum 10˚C, laptele concentrat își menține calitățile timp de 10-12 luni, iar la temperatura de 19..20˚C, cel mult 5-6 luni.