Tehnologie Control Ind.laptelui Botez

Tehnologii generale n industria alimentar-Tehnologii n industria laptelui

PREFA

Disciplina TEHNOLOGII GENERALE N INDUSTRIA ALIMENTAR TEHNOLOGII N INDUSTRIA LAPTELUI este prevzut n planul de nvmnt pentru anul III, cu 2 ore de curs i 2 ore de laborator in primul semestru al anului universitar. Cursul TEHNOLOGII GENERALE N INDUSTRIA ALIMENTAR TEHNOLOGII N INDUSTRIA LAPTELUI prezint noiuni privind principalele tehnologii de fabricare a laptelui i produselor lactate. Sunt prezentate compoziia fizico-chimic a laptelui, cu evidenierea proprietilor care pot influena calitatea laptelui materie prim. Principalele tehnologii din cadrul Tehnologiei laptelui prezentate n curs sunt: laptele de consum, smntna fermentat, produse lactate fermentate, lapte concentrat, brnzeturi i ngheat. Pentru fiecare tehnologie sunt prezentate definiii, factori, schema tehnologic de realizare a produsului/produselor i utilaje sau aparate n care se realizeaz produsul/produsele. Lucrarea se adreseaz studenilor Facultii de tiina i Ingineria Alimentelor, specializarea Ingineria Produselor Alimentare, forma nvmnt Deschis la Distan.

Confereniar dr.ing. Elisabeta Botez

Universitatea Dunrea de Jos din Galai

i

Tehnologii generale n industria alimentar-Tehnologii n industria laptelui

CUPRINSCap. 1. Laptele de consum i smntna .......................................1 1.1. Descrierea laptelui materie prim ..............................................1 1.2. Factorii care influeneaz cantitatea i calitatea laptelui .............2 1.3. Proprieti fizice i chimice ale laptelui .......................................2 1.4. Compoziia chimic a laptelui .....................................................4 1.5. Obinerea laptelui de consum i a smntnii ..............................6 1.6. Metode de standardizare a laptelui ............................................9 1.7. Tehnologia de standardizare.....................................................10 1.7.1. Factorii care influeneaz calitatea standardizrii .........11 1.7.2. Tipuri de separatoare ....................................................13 1.7.3. Descrierea operaiei de standardizare ..........................16 1.8. Pasteurizarea laptelui i a smntnii de consum .....................18 1.8.1. Pasteurizarea joas de lung durat.............................19 1.8.2. Pasteurizarea nalt de scurt durat (HTST)...............19 1.8.3. Pasteurizarea sub vid/depresiune (vacreaie) ...............21 1.8.4. Pasteurizarea instantanee.............................................22 1.8.5. Pasteurizarea dup un regim special ............................23 1.8.6. Descrierea pasteurizatorului cu plci.............................23 1.9. Sterilizarea laptelui de consum .................................................25 1.9.1. Sterilizarea n flux continuu ...........................................26 1.9.2. Sterilizarea laptelui prin frecare mecanic.....................26 1.10. Sterilizarea laptelui n ambalaje ermetice................................27 1.11. Sterilizarea n flux continuu .....................................................30 1.12. Procedeul direct de sterilizare UHT.........................................31 1.12.1. Procedeul prin injecie ..................................................31 1.13. Procedeul prin infuzie..............................................................31 1.14. Procedeul indirect de sterilizare ..............................................32 1.15. Instalaii corespunztoare sterilizrii n regim UHT .................32 1.15.1. Funcionarea instalaiei UHT n regim direct bazat pe injecie de abur i schimbtor de cldur cu plci ........35 1.15.2. Funcionarea instalaiei UHT n regim direct bazat pe


ii

Tehnologii generale n industria alimentar-Tehnologii n industria laptelui njecie de abur i schimbtoare de cldur tubulare ...35 1.15.3. Funcionarea instalaiei UHT n regim indirect bazat pe schimbtor de cldur cu plci .....................................39 1.15.4. Funcionarea instalaiei UHT n regim indirect bazat pe schimbtoare de cldur tubulare ................................39 1.15.5. Funcionarea instalaiei UHT n regim direct combinat bazat pe infuzie de abur i schimbtoare de cldur tubulare ........................................................................42 1.16. Procedee de omogenizare ......................................................43 1.16.1. Consecinele omogenizrii laptelui ...............................47 1.16.2. Tipuri de omogenizatoare.............................................48 1.17. Metode de ambalare ...............................................................50 1.17.1. Metode de ambalare a laptelui pasteurizat/sterilizat.....50 1.17.2. Tipuri de ambalaje folosite pentru laptele de consum i smntn......................................................................54 1.17.3. Tipuri de maini de ambalat .........................................55 1.18. Metode de ambalare a smntnii ............................................63 1.19. Maini de ambalare n ambalaje termoformate preconfecionate .........................................................................................................68 Teste de evaluare ...........................................................................72 Cap. 2. Produse lactate fermentate .............................................75 2.1. Tipuri i sortimente de iaurt ......................................................75 2.2. Caracteristicile fizico-chimice i microbiologice ale iaurtului......77 2.3. Compoziia fizico-chimic a unor sortimente de iaurt ...............78 2.4. Proprietile nutriionale i funcionale ale iaurtului ...................78 2.5. Tipuri de culturi de bacterii lactice folosite la fabricarea iaurtului... .........................................................................................................81 2.5.1. Culturi folosite la fabricarea iaurtului ...............................81 2.5.2. Culturi starter de bifidobacterii.........................................83 2.5.3. Microbiologia iaurtului......................................................84 2.6. Rolul culturilor starter la fabricarea iaurtului ..............................85 2.7. Produse fermentate cu bifidobacterii .........................................88


iii

Tehnologii generale n industria alimentar-Tehnologii n industria laptelui 2.8. Microorganisme productoare de exopolizaharide....................89 2.9. Stabilizatori utilizai n procesul de fabricaie a iaurtului ............90 2.10. Scheme i linii tehnologice de obinere a iaurtului...................91 2.10.1. Descrierea schemei tehnologice ................................... 91 Teste de evaluare ...........................................................................97 Cap. 3. Lapte concentrat ...............................................................99 3.1. Generaliti ...............................................................................99 3.2. Concentrarea laptelui .............................................................100 3.3. Schema tehnologic de fabricare a laptelui concentrat ..........102 Teste de evaluare .........................................................................104 Cap. 4. ngheat .........................................................................106 4.1. Clasificarea ngheatelor ........................................................107 4.2. Materii prime i de adaos utilizate la fabricarea ngheatei ....108 4.3. Descrierea schemei tehnologice ...........................................114 Teste de evaluare .........................................................................118 Cap. 5. Brnzeturile .....................................................................121 5.1. Clasificarea brnzeturilor ........................................................122 5.2. Brnza telemea ......................................................................126 5.3. Procesul tehnologic de obinere a brnzei telemea prin procedeul de prelucrare a laptelui n cazan ............................127 5.4. Procesul tehnologic de obinere a brnzei telemea prin procedeul de prelucrare a laptelui n van mecanizat ...........132 5.5. Procedeul de fabricare a brnzei telemea din lapte de bivoli ..... .......................................................................................................133 Teste de evaluare .........................................................................134 Bibliografie .....................................................................141


iv

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui

Capitolul 1 Lapte de consum i smntn 1.1. Descrierea laptelui materie primLaptele materie prim este un lichid de culoare alb-glbuie secretat de glanda mamar a mamiferelor. n toate scrierile vechi ce se refer la condiiile de via ale popoarelor care au trit cu mii de ani naintea erei noastre n Europa n zona Mrii Mediterane cunoteau laptele pe care l consumau ca atare i sub form de produse, n special brnzeturi. n lucrarea sa Zece mii de ani de producie de lapte Michel Roblin arat c europenii de pe malurile Visteilei i ale Niprului, strmoi ai latinilor i germanilor, cunoteau deja laptele animal. Laptele a fost folosit din cele mai vechi timpuri ca aliment principal n hrana diferitelor popoare, ca asirienii, babilonienii, grecii i romanii. Laptele este alimentul cel mai complex i mai uor asimilat de organism, constituind unul din alimentele de baz i n nutriia omului. Este denumit i Sngele Alb prin valoarea sa hrnitoare. Are peste o sut de substane nutritive necesare vieii omului (20 aminoacizi, peste 10 acizi grai, 25 vitamine, peste 45 elemente minerale, proteine). Proteinele conin aminoacizi necesari creterii i meninerii sntii. Grsimea n afar de rolul ei energetic mai posed i un rol de constituent pentru formarea rezervelor de grsime n organism. Vitaminele coninute n proporii apreciabile ridic valoarea nutritiv a laptelui. Important este faptul c substanele nutritive din lapte se gsesc n proporii optime, astfel c laptele este asimilat de organism mai bine dect orice alt aliment, putnd fi consumat att n stare proaspat ct i sub form de diferite produse lactate. Att laptele ct i produsele lactate mresc rezistena organismelor fa de infectii i intoxicaii, ridicnd nivelul de sntate a populaiei.

Capitolul 1 Lapte de consum i smntn

1

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui 1.2. Factorii care influeneaz cantitatea i calitatea lapteluia. Factori interni: Specia -cea mai mare cantitate de lapte se obine de la vaci; Rasa, familia, linia - sunt rase, linii sau familii care produc lapte mai mult i mai bogat n grsime i proteine n timp ce altele produc lapte mai putin i cu o compozitie diferit; Individualitatea - d diferene chiar n snul aceleiai rase, linii sau familii i n condiii identice fiind influenat de metabolismul fiecarui animal; Forma i dezvoltarea ugerului - influeneaz capacitatea productiv; Vrsta - producia de lapte este mai mic la primele ftri, crete pn la a IV a ftare, apoi scade treptat.

b. Factori de mediu: Naturali - caldurile mari, ploile i umezeala au influen negativ scznd astfel producia de lapte; Artificiali: a) hrnirea, lipsa substanelor nutritive duce la scderea cantitii de lapte (aceste fenomene se ntmpl iarna i primavara cnd hrana nu este att de bogat n substane hrnitoare ca vara sau toamna); b) adparea; c) igiena corespunztoare; d) mulsul.

1.3. Proprietile fizice i chimice ale lapteluia. Proprietile fizice: Densitatea - constituie indicele cel mai variabil al laptelui. Este condiionat de raportul care exist ntre concentraia laptelui i substanele solide, negrase i grsime. Variaz n raport invers cu coninutul de grsime i n raport direct cu coninutul de proteine, lactoze i sruri;


2

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluiLimitele normale de variaie ale densitii laptelui sunt cuprinse ntre 1,027 i 1,033 cu o valoare medie de 1,029. Indicele de refracie, punctul de congelare, punctul de fierbere - constituie caracteristici constante ale laptelui normal, modificarea lor indicnd un lapte anormal; Punctul de fierbere al laptelui este de 100,55oC, la presiunea de 760mm col. Hg. Punctul de congelare este caracteristica cea mai constant a laptelui. Temperatura de congelare a acestuia este de -0,555oC. Culoarea - laptele normal este un lichid opac de culoare alb-.galbuie uor albstrui; Mirosul - este specific, puin pronunat. Laptele vechi are un miros acrior, mai poate primi miros de grajd, urin, blegar. Gustul - este dulceag i caracteristic.

b. Proprietile chimice: pH- ul - aciditatea liber a laptelui se exprim prin pH care arat concentraia n ioni de hidrogen din soluii. Laptele de vac are pH- ul ntre 6,7- 6,4. Aciditatea - laptele proaspt muls este uor acid. Aciditatea se exprim n grade Thrner i este cuprins intre limitele 15-19oT. Aciditatea total a laptelui se stabilete prin titrare cu o soluie alcalin n prezena indicatorului fenoftalein. Laptele proaspt muls are o aciditate de 16-18oT. Aciditatea crete n timpul pstrrii, datorit acidului lactic care se formeaz prin fermentarea lactozei de ctre bacteriile lactice. Creterea aciditii este mai rapid cu ct temperatura de pstrare este mai ridicat.


3

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui 1.4. Compoziia chimic a lapteluiTabel. 1.4. Compoziia chimic a laptelui materie prim (n%)Componeni Ap Substan uscat total Grsime Substan uscat negras Proteine totale Cazein Lactalbumin +lactoglobulin Lactoz Substane minerale Lapte de vac 87,5 12,5 3,4 9,0 3,4 2,8 0,6 4,5 0,7

Laptele are o comopoziie chimic complex (Tabel2). Conine circa 87,5% ap i 12,5% substan uscat format din substanele nutritive de baz n alimentaia omului. Principalele componente ale extractului sec total sunt grsimea, proteinele, lactoza i srurile minerale, care se gsesc n cantiti ceva mai mari. Pe lng acestea, se mai gsesc n cantiti mai mici fosfatide, steride, vitamine, acid citric, pigmeni, enzime. n lapte exist, de asemenea, mici cantiti de gaze (azot, dioxid de carbon i oxigen). Substana uscat prin nclzirea laptelui la temperatura de 102 105oC i n urma evaporrii apei se obine substan uscat, un reziduu de culoare galben-brun. Dintre compuii chimici ai laptelui cel care variaz este grsimea i de aceea n practic se folosete ca indice caracteristic substan uscat neagr, adic substan ramas dup ndeprtarea grsimii din rezidiul obinut prin evaporarea apei. Grsimea este componenta din lapte care prezint cele mai mari variaii cantitative n funcie de specie, rasa animalului i de perioada de lactaie. Se gasete sub forma emulsionat. Variaz n limite largi 3-5% cu o valoare medie de 3,7%. Lipidele se prezint sub form de globule de mrimi variabile. n lapte se gsesc trei fosfogliceride: lecitina, cefalina i sfingomielina. Substana gras din lapte este format din gliceride 9899% i contine i alte cantiti de alte lipide: fosfatide 0,2-1,1%; steroli 0,25-0,4. n compoziia grsimii laptelui intr aproape toi acizii grai saturai i nesaturai. Dintre


4

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluiacetia 11 acizi grai sunt prezeni ntr-o cantitate mai mare: acid butiric, acid capronic, acid caprilic, acid lauric, acid miristic, acid palmitic, acid stearic, acid arahic, acid oleic i acid linoleic. Culoarea grsimii este dat de prezena unor pigmeni (carotin, xantofil) care provin din nutriiile verzi, nct vara datorit punatului culoarea grsimii este mai galben decat iarna. Proteinele proteinele din lapte sunt formate din cazein, lactoalbumin i lactoglobulin. a) Cazeina este componentul proteic i reprezint 80% din totalul substanelor proteice din lapte. Se poate obine din lapte prin precipitare n prezena unui acid la pH= 4,6. n form pur se prezint ca o pulbere alb, fr gust i fr miros. Ea coaguleaz i sub actiunea unor enzime (cheag, pepsin); b) Lactoglobulina se gasete n cantiti foarte mici. Are un coninut mai ridicat de sulf fa de cazein i un coninutfoarte redus de fosfor; c) Lactoalbumina coninut relativ redus de azot i un coninut ridicat de sulf. Nu conine fosfor, este solubil n ap, precipit sub aciunea cldurii(peste 72oC). Ali componeni ai laptelui Lactoza sau zaharul din lapte imprim gustul dulceag laptelui proaspt muls. Puterea ei de ndulcire este de circa patru ori mai mic dect a zaharozei. Este secretat de glanda mamar, se gasete n natur numai n lapte. Din punct de vedere chimic este un dizaharid format dintr-o molecula de glucoz i una de galactoz. Sub aciunea unor microorganisme (bacterii, drojdii) sufer diferite fermentaii care imprim anumite caracteristici de gust i arom la obinerea diferitelor produse lactate. Srurile minerale laptele conine cca. apte sruri minerale sub forma de cloruri(Na, K), fosfai (monopotasic, dipotasic), citrai(tripotasic, tricalcic). Un rol important l au srurile de calciu i fosfor n procesul de nchegare a laptelui asigurnd obinerea unui coagul cu o anumit consisten pentru a putea fi prelucrat n brnzeturi. Vitaminele laptele conine cantiti apreciabile de vitamine hidrosolubile i liposolubile. Coninutul de


5

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluivitamine din lapte este influenat n principal de tratamentul termic aplicat n diferitele faze tehnologice. Exemple de vitamine care se gasesc n lapte: Vitamina A: nu se distruge n timpul pasteurizrii dac se evit contactul cu aerul i lumina. n lapte se gasete n proporie de 30%; Vitamina B1: n lapte se gsete n proporie 23%, rezist n timpul pasteurizrii de scurt durat; Vitamina B2: n lapte se gsete n proporie de 85%, nu se distruge n timpul pasteurizrii de scurt durat; Vitamina C: se gsete n proporie de 29%, este sensibil la caldur i lumin; Vitamina PP: se gsete n lapte n proporie de 66%. Enzimele n lapte se gsesc 19 enzime provenind din snge sau secretate de diferite microorganisme. Principalele enzime ale laptelui sunt peroxidaza, catalaza, reductaza, amilaza, lipaza. Lipaza descompune grsimea. Proteazele descompun substanele proteice. Fosfataza i peroxidaza se folosesc ca indicatori ai proceselor termice la care este supus laptele. Gazele coninutul de gaze nglobate n lapte este variabil. Imediat dup muls volumul de gaze este mai mare i predomin cantitativ CO2.

1.5. Obinerea laptelui de consum i a smntniin fig. 1.5. este prezentat schema de operaii general pentru prelucrarea laptelui cu obinere de lapte de consum standardizat pasteurizat i smntn dulce. Multe dintre operaiile tehnologice componente ale procesului tehnologic de obinere a laptelui de consum standardizat pasteurizat i a smntnii sunt ntlnite n aproape orice proces tehnologic de prelucrare a laptelui materie prim cu obinere de diferite produse lactate: recepie cantitativ i calitativ, curire de impuriti, rcire, depozitare, prenclzire etc. Alte operaii cum sunt degresarea, omogenizarea, pasteurizarea, ambalarea pot fi specifice unui proces tehnologic de obinere a unui anumit produs lactat astfel c, n continuare sunt prezentate i analizate comparativ


6

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluimai multe metode de realizare a acestora, metode existente pe plan mondial.


7

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluiFig. 1.5. Schema de operaii general pentru obinerea laptelui de consum i a smntnii dulce LAPTE DE VAC

Recepie calitativ i cantitativ Curire de impuriti Depozitare temporar

Rcire Prenclzire

Standardizare

Lapte degresat Standardizare Omogenizare Pasteurizare Rcire Depozitare Ambalare Lapte de consum Depozitare frigorific Expediere

Smntn Omogenizare Pasteurizare Rcire Smntn dulce Maturare fizic Ambalare Depozitare Livrare


8

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui 1.6. Metode de realizare a stadardizrii lapteluiPrin standardizare se nelege procesul de separare a grsimii din lapte i obinerea unui alt produs lactat, bogat n grsime smntna. Smntna se folosete proaspt (dulce) i fermentat, ca materie prim la fabricarea untului sau a altor produse, de exemplu fric i ca produs alimentar smntn pentru alimentaie. Standardizarea laptelui se poate efectua att prin separare spontan sau natural a grsimii, ct i prin separare forat, centrifugal. Smntnirea natural a fost utilizat pn la inventarea separatorului i const n meninerea laptelui n repaus o anumit perioad de timp. n acest timp, globulele de grsime, avnd o greutate specific mai mic (0,925 g/cm3) n comparaie cu plasma laptelui (1,034 g/cm3), se ridic la suprafa. Intensitatea separrii naturale depinde de mai muli factori i, n primul rnd, de mrimea globulei de grsime i temperatura laptelui; globulele cu un diametru mai mare se separ mai uor; n laptele cald se observ o separare mai intens i mai complet a grsimii. n laptele smntnit prin smntnire natural rmne pn la 2% grsime, dac meninerea laptelui se face la temperaturi sczute i pn la 1% grsime la temperaturi mai ridicate, considerate optime. O dat cu inventarea separatorului centrifugal, smntnirea natural a fost nlocuit cu smntnirea centrifugal. n prezent, smntnirea natural se practic numai n condiii casnice pentru degresarea unei cantiti mici de lapte. Primele ncercri de folosire a forei centrifugale n scopul separrii grsimii din lapte a fost fcut de Fusch n anul 1859. Mai trziu, n Germania n anul 1875 a fost construit primul separator, al crui tambur era fr talere. n anul 1877 savantul suedez K.G. Patric de Laval a construit un separator mai modern, iar peste 2 ani (1879) el a construit primul separator cu aciune continu. Inventarea separatorului a produs o adevrat revoluie n tehnologia prelucrrii laptelui, dar i n alte ramuri ale activitii umane. S-a stimulat n mare msur dezvoltarea industriei untului, ntruct a devenit posibil prelucrarea unei cantiti mari de lapte. Procesul de separare a grsimii s-a accelerat de 4-5 mii ori fa de separarea natural.


9

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluin funcie de operaia tehnologic efectuat separatoarele pot fi de mai multe tipuri: separatoare pentru degresare; separatoare curitoare de lapte; separatoare normalizatoare; separatoare pentru obinerea smntnii cu coninut ridicat de grsime; separatoare pentru coagul.

1.7. Tehnologia de standardizareSepararea grsimii din lapte cu ajutorul separatorului are la baz folosirea forei centrifuge ce se formeaz n tamburul separatorului. Sub aciunea acestei fore, globulele de grsime, avnd o mas specific mai mic, sunt aruncate spre centrul tamburului, iar plasma laptelui i impuritile mecanice cu o mas specific mai mare spre periferie. Smntna, sub presiunea poriunilor nou formate, se ridic prin canalul format de talere i canalul central de alimentaie spre orificiul de evacuare, care este situat n partea de sus a talerului superior. Laptele degresat se ridic prin spaiul format de talere i capacul tamburului spre orificiul de evacuare a laptelui degresat amplasat n corpul tamburului separatorului. Produsele finite sunt evacuate prin conducte separate n rezervoarele de recepie. Impuritile mecanice, particulele de proteine, mucilagiul sunt aruncate spre pereii capacului tamburului si se acumuleaz n spaiul de colectare a sedimentului (spaiu de nmol) al acestuia, de unde sunt evacuate. n separatoarele deschise cu capacitate mic, evacuarea sedimentului se efectueaz prin oprirea separatorului i splarea tamburului sau nlocuirea acestuia cu unul curat. ntruct deconectarea pentru curare necesit o anumit perioad de timp i se rsfrnge negativ asupra calitii laptelui i a produselor obinute, se recomand ca productivitatea separatorului s permit smntnirea cantitii de lapte prevzut n acest scop ntr-o or. Separatoarele cu capaciti mari sunt dotate cu dispozitive de descrcare automat a sedimentului n flux continuu, nefiind necesar oprirea separatorului. nainte de a ncepe smntnirea se monteaz corect piesele detaabile, apoi separatorul se pune n aciune


10

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluipentru a controla funcionarea i a atinge turaia necesar. Dac separatorul funcioneaz uniform, fr vibraii, prin el se trece ap cald (38...40C) pentru a controla gradul de ermeticizare a tamburului i a nclzi piesele acestuia. Laptele destinat standardizrii se filtreaz, se nclzete pn la temperatura de 38...40C i dup evacuarea complet a apei din tambur, se aduce prin conducta de alimentare n tamburul separatorului, unde are loc separarea grsimii de plasma laptelui. Produsele obinute smntna i laptele degresat, sunt conduse n recipientele prevzute n acest scop. Pentru a controla procesul degresrii n cazul folosirii separatoarelor deschise se poate determina raportul de lucru, prin care se nelege raportul dintre cantitatea de smntn i lapte degresat obinut. Pentru obinerea smntnii de 30% grsime, acest raport trebuie s fie de 1:7 1:8 n funcie de coninutul de grsime n lapte. Smntnirea decurge normal, dac separatorul funcioneaz continuu 1,5 2 ore. Dup aceasta el trebuie oprit i curat de impuritile colectate, n caz contrar, crete brusc coninutul de grsime n laptele degresat. La sfritul smntnirii pentru nlturarea resturilor de smntn din canalele de evacuare, prin separator se trece lapte degresat i separatorul se oprete, dup care se spal conform instruciunilor.

1.7.1. Factorii standardizrii

ce

influeneaz

calitatea

Standardizarea se consider eficient dac coninutul de grsime n laptele smntnit corespunde standardelor tehnice (0,04-0,05%). Gradul de separare a grsimii este influenat de mai muli factori care se refer att la calitatea materiei prime, ct i la starea tehnic a separatorului. a) Factori ce in de calitatea laptelui Aceti factori se refer la: viteza de separare a globulelor de grsime sub aciunea forei centrifuge, care depinde de dimensiunea lor, de greutatea specific a grsimii i plasmei laptelui i de vscozitatea acestora. Creterea vscozitii laptelui nrutete procesul de degresare;


11

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui temperatura mrit care reduce vscozitatea laptelui i sporete viteza de separare a grsimii. Temperatura optim a laptelui n procesul smntnirii este de 38...42C. Ea corespunde temperaturii de prenclzire a laptelui n seciile de recuperare a pasteurizatoarelor. n cazul obinerii smntnii cu procent nalt de grsime pentru fabricarea untului, smntnirea se efectueaz la temperatura de 80 90C i se aplic la fabricarea untului n flux continuu.

n prezent se practic i smntnirea laptelui la temperaturi obinuite (15...20C) i chiar joase (1...4C). n acest scop se folosesc separatoare obinuite, ns debitul de lapte se reduce cu 50%. Smntnirea decurge normal n cazul smntnirii laptelui curat cu aciditatea de pn la 20T. Impuritile mecanice i particulele de protein precipitate n cazul laptelui cu aciditatea ridicat, mresc vscozitatea laptelui i mpiedic separarea normal a grsimii. Acestea se depun pe pereii tamburului i apoi ai talerelor, mpiedecnd circulaia normal a laptelui i reducnd durata de smntnire normal. Ca rezultat, crete brusc coninutul de grsime n laptele degresat; tratamentul mecanic prealabil al laptelui destinat pentru smntnire - (rcire, pasteurizare, pompare dintr-un recipient n altul) influeneaz negativ procesul de separare a grsimii i mrete pierderile de grsime cu laptele degresat. Cele mai mici pierderi de grsime se realizeaz n cazul smntnirii laptelui proaspt muls. Pstrarea laptelui pn la smntnire timp de 24 ore mrete coninutul de grsime n laptele degresat cu 15-20%. b) Factorii ce se refer la tehnica exploatrii separatorului: montarea corect a separatorului, uniformitatea spaiilor dintre talere i echilibrarea tobei. Smntnirea decurge normal, dac spaiile dintre talere sunt uniforme, n caz contrar, laptele va tinde s treac prin spaiile mai mari i, deci, se deregleaz procesul de dirijare a acestuia n cavitatea tobei i ca rezultat, se nrutete procesul de degresare; echilibrarea tamburului influeneaz att procesul de smntnire, ct i fora de acionare a acestuia. Vibraia tobei nrutete procesul de 12


Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluismntnire - consumul de for crete i se uzeaz mecanismul de acionare; turaia (viteza de rotaie) tamburului - cu ct viteaza este mai mare, cu att smntnirea este mai complet. n scopuri de securitate nu se recomand mrirea turaiei tamburului peste valoarea normat, deoarece aceasta poate provoca accidente. Micorarea numrului de rotaii cu 25% duce la creterea procentului de grsime n laptele degresat de 4-5 ori, de aceea smntnirea trebuie nceput numai dup ce separatorul a atins viteza maxim. Smntnirea poate fi efectuat numai n cazul funcionrii normale a separatorului, respectnd strict instruciunea de exploatate. Aceasta duce nu numai la o smntnire complet, dar i la evitarea posibilelor dereglri i accidente.

1.7.2. Tipuri de separatoareSeparatoarele folosite n mod curent se deosebesc, n special, prin modul de alimentare cu lapte i prin acela de evacuare a smntnii i a laptelui degresat. Dup felul acionrii, separatoarele pot fi: manuale (avnd o capacitate degresare de maximum 600 l/h); mecanice. redus de

Dup construcia i modul n care se introduce laptele i se evacueaz smntna i laptele degresat se deosebesc urmtoarele tipuri de separatoare: separatoare deschise, la care laptele integral, smntna i laptele smntnit sunt n contact cu aerul; separatoare semiermetice, la care introducerea laptelui se face deschis, n contact cu aerul, iar evacuarea smntnii i a laptelui smntnit are loc prin conducte nchise; separatoare ermetice, la care toate operaiile sunt ferite de contactul cu aerul. Totodat, n aceste condiii, se evit formarea spumei. 13


Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluiPrincipalele pri componente ale unui separator i procesul propriu-zis de separare a smntnii are loc n tamburul separatorului (exemplu fig. 1.7.2). Dup cum se vede, tamburul are o form tronconic; corpul tamburului este drept sau cilindric, avnd n centru un fus scurt, gol n interior, pe care se aeaz distribuitorul. Cnd fusul servete ca distribuitor, este prevzut cu o serie de orificii care corespund orificiilor aflate n talere i prin care laptele se rspndete ntre talerele tamburului. Talerele au i ele form tronconic; pe faa superioar sunt prevzute cu o serie de nituri (butoni distanatori), care asigur meninerea unui spaiu de 0,3 0,5 mm ntre talerele introduse pe distribuitor. Talerele mai sunt prevzute cu un numr variabil de orificii de separare (26); prin suprapunerea talerelor, aceste orificii formeaz un sistem de canale pe toat nlimea tamburului. Dimensiunile i numrul talerelor variaz n funcie de debitul separatorului. Capacul tamburului este tronconic i se fixeaz pe discul sau pe corpul cilindric al tamburului. Toba i talerele sunt executate din oel inoxidabil.


14


Fig.1.7.2.a. Separator centrifugal pentru smntn: 1 plnie de alimentare ; 2 tambur separator ; 3 talere ; 4 colector de lapte smntnit; 5 colector de smntn; b conduct de evacuare a smntnii ; 7 conduct de evacuare a laptelui smntnit; 8 robinet de reglare a debitului de lapte; 9 ax de antrenare a tamburului; 10 electromotor; 11 dispozitiv de imobilizare a tamburului; 12 dispozitiv de frnare a tamburului ; 13 capac de protecie a tamburului; 14 batiu (nchide i protejeaz piesele care pun n micare tamburul).

Fig. 1.7.2.b. Seciune prin tamburul unui separator centrifugal


15

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui 1.7.3. Descrierea operaiei de standardizareLaptele intr n tambur pe la partea superioar 1 i, aa cum arat sgeile din figur, se repartizeaz ntre talere. Supuse aciunii forei centrifuge, globulele de grsime, cu densitate mai mic, se aglomereaz spre centru, iar laptele smntnit este proiectat spre periferia tobei. Grsimea separat se ridic pe lng distribuitor, spre spaiul dintre marginea interioar a talerelor i peretele distribuitorului sau prin anurile pe care le prezint distribuitorul. Ajuns la ultimul taler, grsimea, respectiv smntna, trece prin orificiul 2, aflat la partea superioar. Laptele smntnit mpins la marginea talerelor se ridic pe deasupra ultimului taler, pn la partea superioar, de unde este evacuat prin orificiul 3. Procesul separrii se desfoar nentrerupt, ct timp dureaz alimentarea cu lapte. Coninutul de grsime din smntn se regleaz cu ajutorul unui urub aflat pe capacul tobei sau pe gtul ultimului taler la separatoarele construite la noi ; prin manevrarea urubului in sensul micrii acelor ceasornicului, se obine smntn cu coninut mai mare de grsime ; manevrarea invers permite obinerea smntnii mai slabe. innd seama c tamburul separatoarelor poate ajunge la o turaie mare, de circa 6 000 8 000 rot/min, nainte de punerea lor n funciune se recomand un control amnunit, pentru a se evita accidentele cu urmri foarte grave. n acest scop se va controla existena i nivelul uleiului separatorului; montarea corect a tuturor pieselor, respectiv a talerelor; nchiderea perfect a tamburului cu ajutorul cheilor speciale de strngere. Separatorul se pornete cu vitez redus, trecnd iniial prin el ap nclzit (40...50C) i se urmrete dac are o funcionare linitit, fr trepidaii. Poziia corect a separatorului (orizontalitatea) se verific cu ajutorul unei nivele cu bul de aer. prevzut la aceste aparate. Laptele se introduce n separator numai dup ce sa atins turaia prescris (n general 6 0007 000 rot/min), aceast turaie trebuie s fie meninut constant, cu ajutorul indicaiilor unui tahometru. Prin reducerea turaiei scade gradul de smntnire i cresc pierderile de grsime n laptele degresat. Depirea


16

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluituraiei prescrise poate duce la distrugerea tamburului, la uzarea lagrelor i la accidente grave. n momentul cnd se aude un zgomot neobinuit sau apar trepidaii, separatorul trebuie oprit i controlat. n cazul unei funcionri de durat, separatorul va fi oprit la fiecare 0,52 h pentru a fi curat, tamburul nfundndu-se cu impuriti, atunci cnd laptele nu a fost iniial trecut printr-un curitor centrifugal. Separatoarele fiind maini de mare precizie, corecta i ndelungata lor funcionare cere luarea unor msuri speciale de ntreinere. Lipsa de grij n ntreinerea lor poate duce, n afara unor accidente grave, aa cum s-a mai artat, i la pierderi importante pentru ntreprinderi. Un separator modern asigur ca grsimea trecut n laptele smntnit s nu depeasc 0,02%. La o funcionare defectuoas laptele smntnit conine pn la 0,06% grsime, adic n loc de 0,2 g grsime, 0,6 g, deci la fiecare kilogram de lapte smntnit se pierd 0,4 g grsime. Cele mai frecvente defeciuni ce apar sunt urmtoarele : defeciuni tehnice, cum este funcionarea neregulat din cauza uzurii naintate a lagrelor, ungerea insuficient a lor, modificarea poziiei normale a postamentului, acesta nefiind aezat pe un plan orizontal, defeciuni ale materialului din care este executat tamburul; defeciuni ale talerelor n special ale celui superior, permind trecerea unei pri a smntnii n laptele smntnit; variaia turaiei, care duce la o smntnire incomplet; funcionarea de scurt durat a separatorului, aceasta datorit calitii necorespunztoare a laptelui. Laptele murdar, cu aciditate mare, duce la blocarea rapid a separatorului prin cantitile mari de impuriti depuse n spaiul dintre tambur i marginea talerelor. La primele dou tipuri de separatoare, introducerea laptelui n separator este nsoit de ocuri puternice care duc la ruperea pariala a globulelor de grsime i la pierderi sporite de grsime n laptele smntnit. Aceste neajunsuri dispar la separatoarele ermetice. n fig. 1.7.3. se poate vedea modul de circulaie a laptelui, a smntnii i a laptelui degresat ntr-un separator ermetic.


17


Fig. 1.7.3. Modul de circulaie a laptelui, a smntnii i a laptelui degresat ntr-un separator ermetic

Laptele materie prim, mpins de o pomp, ajunge n centrul tamburului, unde viteza liniar este aproape nul. n acest fel sunt anihilate aproape complet ocurile globulelor de grsime care vin n contact cu tamburul n micare. Tamburul, fiind complet nchis, lucreaz tot timpul plin cu lapte, smntna i laptele degresat fiind evacuate sub presiune, evitndu-se astfel att contactul cu aerul, precum i formarea spumei. Separatoarele ermetice sunt folosite cu precdere n prezent, dei ele necesit o for motrice mult mai mare fa de a celor deschise.

1.8. Pasteurizarea laptelui i a smntnii de consumPasteurizarea laptelui este procedeul de nclzire a laptelui pn la o temperatur sub 100C i meninere la aceast temperatur. Prin acest procedeu se obine distrugerea tuturor microorganismelor aflate n stare vegetativ i inactivarea pentru o anumit perioad a celor n stare sporulat. Denumirea procedeului vine de la numele marelui savant francez Louis Pasteur, care a descoperit aciunea duntoare a temperaturilor ridicate asupra microorganismelor i a utilizat-o la tratarea unor produse pentru prelungirea duratei de pstrare a acestora. n funcie de temperatura nclzirii i durata aciunii acesteia asupra laptelui, metodele de pasteurizare sunt foarte numeroase, cele mai practicate fiind urmtoarele:


18

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui 1.8.1. Pasteurizarea joas de lung duratSe face la temperatura de 63...65C timp de 30 min. Este o metod lent discontinu. Se practic la pasteurizarea unor cantiti nensemnate de lapte n condiii de ferm. Avantajul acestei metode const n modificrile neeseniale n compoziia laptelui: se denatureaz circa 10% de albumin, precum i enzimele amilaza i fosfataza, scade neesenial puterea de coagulare a laptelui sub aciunea enzimelor coagulante. Dezavantajul acestei metode const n faptul c necesit, n afar de pasteurizatoare i tancuri pentru meninerea laptelui la temperatura pasteurizrii, o anumit perioad de timp i nu asigur distrugerea unor specii de bacterii termostabile. Acest regim de pasteurizare se recomand la fabricarea brnzeturilor i a laptelui de consum, dar din cauza discontinuitii procesului tehnologic, nu se practic n industria laptelui.

1.8.2. Pasteurizarea nalt de scurt durat (HTST)Prevede nclzirea laptelui la temperatura de 72...76C timp de 1520 sec. Este un procedeu rapid i continuu, dar modificrile n compoziia i proprietile laptelui sunt mai profunde: se denatureaz pn la 50% albumin i 15% globulin; se insolubilizeaz 3-4% sruri minerale; majoritatea enzimelor sunt inactivate; scade considerabil puterea de coagulare a cazeinei sub aciunea cheagului. Aceast metod se aplic n tehnologia fabricrii laptelui de consum i a brnzeturilor. Se realizeaz ntr-o serpentin de meninere" situat n afara pasteurizatorului cu plci. La dimensionarea serpentinei de meninere se ine seama de vscozitatea, densitatea i viteza de curgere a laptelui. Trebuie stabilit, pentru un anumit diametru interior al serpentinei de meninere", ce regim de curgere are laptele, deci este necesar s se cunoasc valoarea criteriului de similitudine Reynolds:


19

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluiw d

Re =

n care: Re este criterul de similitudine Reynolds, caracteristic curgerii; densitatea laptelui, n kg/m3; w viteza de curgere, n m/s; vscozitatea dinamic a laptelui, n Pas; d diametrul interior al serpentinei, n m. Re are urmtoarele valori: curgere laminar, Re < 2 300; curgere intermediar 2 300 < Re < 3000; curgere turbulent, Re > 3 000. n cazul curgerii turbulente (Re > 3 000), viteza de curgere a laptelui pe lng pereii serpentinei este egal cu viteza de curgere medie. Eficiena meninerii se exprim cu relaia: Eficiena (E) =

1 100 2

n care: 1 este timpul necesar pentru ca prima particul s treac prin serpentina de meninere, n s; 2 timpul teoretic necesar pentru ca produsul n totalitate s parcurg serpentina de meninere, n s. Eficiena meninerii este de numai 50% n cazul curgerii laminare i de aproape 80% la curgerea turbulent. Capacitatea serpentinei de meninere poate fi calculat cu relaia:

V=

Dv 100 3600 E

n care: V este capacitatea volumic, n m3; Dv debitul volumetric, n m3/h; E eficiena de meninere n serpentin; timpul de meninere n serpentin, n s. Pasteurizarea HTST se realizeaz n pasteurizatoare cu plci i prezint urmtoarele avantaje: se pot trata cantiti mari de lapte n flux continuu, instalaia de pasteurizare prezentnd


20

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluiavantajul mecanizrii i automatizrii ntregului proces; se realizeaz o nclzire omogen, fr supranclziri locale, gustul de fiert avnd o intensitate foarte redus; nclzirea are loc n sistem nchis, deci n absena aerului, prevenindu-se astfel oxidarea lipidelor i vitaminelor; metoda este economic, instalaia funcionnd cu un coeficient mare de transfer de cldur raportat la unitatea de suprafa, i cu recuperare de cldur; splarea instalaiei i dezinfecia acesteia se face uor mecanizat, cu maxim eficien; capacitatea de pasteurizare poate fi modificat prin variaia numrului de plci; construcia pasteurizatorului este compact, uor de exploatat, de ntreinut, neexistnd piese n micare; eficiena pasteurizrii este de minimum 99,9% (se distrug 99,9% din formele vegetative existente n lapte).

Dezavantajele pasteurizatorului care lucreaz n sistem HTST sunt urmtoarele: nu se pot trata cantiti mici de lapte; golirea instalaiei se face cu pierderi mai mari de lapte dect la pasteurizarea n van; garniturile se deterioreaz destul de rapid, consecina fiind pierderea etaneitii ntre plci.

1.8.3. Pasteurizarea (vacreaie)

sub

vid/depresiune

Acest sistem de pasteurizare a fost pus la punct de firma Cherry - Burrell din S.U.A. Instalaia (fig. 1.4.) este numit vacreator i este folosit att pentru pasteurizarea dezodorizarea laptelui ct i pentru cea a smntnii. Instalaia const din trei compartimente care funcioneaz sub vid i anume: compartimentul 1 n care se realizeaz pasteurizarea prin injecia laptelui trimis cu pompa 6 n abur (92...95C) i o diluare parial a laptelui. Vidul realizat n acest compartiment este de 500600 mmHg; n compartimentul 2 se realizeaz o rcire parial a laptelui


21

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui(smntnii) cu ap care circul prin mantaua compartimentului, vaporii de apa i substanele de miros volatile fiind conduse n compartimentul 3, aflat i el sub depresiune, prin distribuitorul 7.

Fig. 1.8. Schia instalaiei de vacreaie a laptelui n compartimentul 2, vidul este de 340 mm Hg, ceea ce corespunde la o temperatur de 75...80 C. Laptele din compartimentul 2 este adus n compartimentul 4 care lucreaz la un vid de 90 mm Hg i la temperatura de 45C, compartiment care i el este rcit n manta, n acest compartiment se elimin restul de vapori de ap i substanele de miros volatile care sunt i ele conduse n compartimentul 3. n compartimentul 3, vaporii de ap i substanele sunt preluate de apa trimis cu pompa 9 i evacuate din sistem cu ajutorul unei pompe de vid cu inel de ap. Laptele pasteurizat, depozitat din compartimentul 4, este evacuat cu pompa 8. Evaporarea gazelor necondensate i a vaporilor de ap se face prin conducta 5.

1.8.4. Pasteurizarea instantaneePasteurizarea instantanee se realizeaz prin nclzirea materiei prime la temperatura de 85...90C i chiar mai mare fr meninerea produsului la aceast temperatur. Modificrile n compoziia i proprietile laptelui se aprofundeaz: se denatureaz toate enzimele;


22

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluialbumina i circa 7585% de globuline se denatureaz; parte considerabil de calciu precipit. Acest regim este utilizat la fabricarea smntnii, untului, laptelui concentrat;

1.8.5. Pasteurizarea dup un regim specialSe efectueaz la temperatura de 95...98C cu meninerea laptelui la aceast temperatur timp de 810 min. Dup acest regim se pasteurizeaz laptele destinat fabricrii produselor lactate acide dietetice. nclzirea laptelui la temperaturi ridicate cu meninerea lui de lung durat la aceast temperatur provoac modificri i mai profunde n compoziia laptelui, dar permite obinerea unei consistene dense a coagulului produselor lactate acide, care este rezultatul interaciunii cazeinei cu proteinele serice denaturate i a produselor de hidratare a moleculelor de cazein. n afar de aceasta, temperatura ridicat i meninerea laptelui la aceast temperatur un timp destul de ndelungat, distrug toat microflora vegetativ termostabil, fapt ce se rsfrnge pozitiv asupra dezvoltrii microflorei favorabile introduse cu culturile starter. Controlul eficienei pasteurizrii se realizeaz n urma probei fosfatazei (pasteurizare joas i nalt) i proba peroxidazei (pasteurizare instantanee i pasteurizare dup un regim special).

1.8.6. Descrierea pasteurizatorul cu plciPartea principal a pasteurizatorului o constituie plcile metalice obinute prin presare , care au un anumit profil, plci ce se monteaz n pachete, alctuind diferite zone pentru diferite etape ale operaiei de pasteurizare. Canalele plcii (din oel inoxidabil) au adncimea de 36 mm i determin grosimea peliculei de lapte. Fiecare plac (fig. 1.8.6.) este prevzut cu orificii colectoare, n fiecare col al plcii. De asemenea, pe una din fee, la marginea plcii, se afl un canal pentru garnitura de etanare, care nchide ntr-un spaiu delimitat un orificiu de sus", unul de jos", n diagonal" i faa activ a plcii.


23


Fig. 1.8.6.a. Exemplu de plac pentru pasteurizatorul cu plci

Suprafaa plcii prezint icane pentru prelungirea drumului lichidului pe ea. Unul dintre lichide circul pe un canal colector de sus, strbate spaiul dintre plci i se scurge prin cel de al doilea canal. Pe cealalt parte a plcii circul al doilea lichid, tot ntre dou plci, venind de la al doilea canal colector i intrnd n cel de al doilea canal.

Fig. 1.8.6.b. Circulaia fluidelor ntr-un pasteurizator cu plci


24

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluiCirculaia fluidelor este prezentat n fig. 1.8.6.b. ntre zone se monteaz plci intermediare care permit intrarea i ieirea fluidelor din zon sau trecerea acestora. n construcia pasteurizatoarelor mai exist i plci cu rol de meninere a temperaturii, care au numai dou canale colectoare. De asemenea, exist 1 2 plci de capt care servesc la strngerea pachetelor de plci printr-un dispozitiv cu urub sau hidraulic, pn la presiunea necesar etanrii corecte a spaiului dintre plci. Ansamblul de plci este susinut de 2 bare fixate pe un batiu din oel inoxidabil.

1.9. Sterilizarea laptelui de consumPrin sterilizare se nelege nclzirea laptelui la temperaturi de peste 100C cu sau fr meninerea laptelui la aceste temperaturi. Scopul sterilizrii este distrugerea integral a microbiotei laptelui, att a speciilor vegetative, ct i a celor sporulate. Laptele sterilizat, ambalat n condiii aseptice, are o durat de pstrare de 23 luni i este absolut igienic. Valoarea nutritiv i biologic a laptelui sterilizat este mai sczut n comparaie cu a celui pasteurizat, ntruct denaturrile unor componeni sunt mai profunde. n industria laptelui se utilizeaz dou tipuri de sterilizare: sterilizarea de lung durat este nclzirea laptelui la temperatura de 115...120C, cu meninere timp de 1315 min; sterilizarea de scurt durat const n nclzirea laptelui la temperatura de 135 145C, timp de 24 sec. Avantajul acestei metode de sterilizare const n faptul c, sub aciunea temperaturii nalte, viteza de distrugere a microorganismelor este mult mai superioar vitezei reaciilor chimice ce au loc n lapte i deci se poate micora la minim durata aciunii cldurii asupra laptelui i, ca urmare, se evit denaturarea multor componeni ai acestuia. n comparaie cu sterilizarea de lung durat, pierderile n vitamina A i caroten scad de dou ori, iar a vitaminelor C i de 45 ori fa de sterilizarea de lung durat.

Conform modului de realizare, sterilizarea laptelui se efectueaz prin 2 procedee:


25

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui sterilizarea laptelui n ambalaje ermetice ambalajele cu lapte, nchise ermetic cu capace metalice, sunt introduse n courile sterilizatorului care funcioneaz periodic sau continuu (de tip tunel). sterilizarea se face la temperatura de 115...120C cu durata de 1315min.

1.9.1. Sterilizarea laptelui n flux continuuEste realizat indirect prin contactul laptelui cu suprafaa nclzit a schimbtoarelor de cldur tubulare ori cu plci sau prin contact direct ntre lapte i ap. Sterilizarea laptelui prin contact direct abur lapte poate fi efectuat prin injectarea aburului cu temperatura de 150...160C pentru un timp extrem de scurt, direct n curentul de lapte. Temperatura laptelui se ridic instantaneu pn la 140...145C, apoi este imediat rcit. Diferena mare de temperatur ntre lapte i abur conduce la un efect de ultrasonare, sub aciunea cruia sunt distruse complet toate microorganismele din lapte, fr modificri eseniale structurale i organoleptice ale laptelui. Laptele sterilizat prin aceast metod este de culoare perfect alb, i pstreaz gustul i mirosul laptelui crud, din punct de vedere calitativ se aseamn cu laptele pasteurizat la temperatur joas i este superior calitativ laptelui pasteurizat la temperatur nalt. Durata de pstrare a laptelui sterilizat este de 23 luni dac este ambalat n recipiente sterile.

1.9.2. Sterilizarea mecanic

laptelui

prin

frecare

Const n nclzirea laptelui pn la temperatura de sterilizare, fr aport exterior de cldur. Acest efect se obine prin trecerea laptelui ntr-un strat foarte subire printre dou suprafee care se afl n micare rapid una fa de alta sau ntre o suprafa mobil i alta fix. Energia mecanic folosit la transmiterea micrii rapide a suprafeelor mobile i frecarea care rezult ntre lichid i suprafee se transform n energie caloric, care este adsorbit de lapte i asigur o cretere rapid a temperaturii acestuia.


26

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluiPentru ambalarea laptelui sterilizat se folosesc att recipiente nerecuperabile tip Tetra Pak sau alt gen de cartoane aseptice, ct i recipiente de sticl nchise ermetic (tot mai rar n ultima vreme). Pe plan mondial se folosesc mai mult instalaiile de sterilizare UHT cu nclzire indirect, dintre care amintim doar 2 tipuri (Sterideal Stork i APV -Ultramatic) i un tip cu nclzire direct (Vacutherm VTIS). n funcie de modul de realizare, sterilizarea laptelui se realizeaz prin dou mari procedee: sterilizarea laptelui n ambalaje ermetice; sterilizare laptelui n flux continuu.

1.10. Sterilizarea ermetice

laptelui

n

ambalaje

Aceast metod de sterilizare n ambalaj se poate realiza astfel : a) sterilizarea n autoclave (proces discontinuu) folosit n trecut pentru laptele ambalat n recipiente din sticl; b) sterilizarea n instalaii continue cu sterilizatoare verticale cu coloane hidrostatice sau cu sterilizatoare orizontale; c) metode netradiionale de sterilizare a laptelui (sterilizarea la rece).

Sterilizarea n instalaii continue Aceast metod se preteaz fabricilor care produc mai mult de 10000 de litri de lapte pe zi. Sterilizatorul vertical cu coloane hidrostatice (prezentat n fig. 1.10.b.1.)

b)


27


1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

prima etap de nclzire a doua etap de nclzire a treia etap de nclzire zon de sterilizare prima etap de rcire a doua etap de rcire a treia etap de rcire a patra etap de rcire rcire finale roi acionate individual

Fig. 1.10.b.1. Sterilizatorul vertical cu coloane hidrostatice Aceast metod se preteaz fabricilor care produc mai mult de 10000 de litri de lapte pe zi. Este cunoscut i sub denumirea de sterilizatorul cu turnuri i const de fapt dintr-o camer central meninut la temperatura de sterilizare cu ajutorul aburului sub presiune. Apa care circul n turnul de intrare este nclzit iar cea din turnul de ieire este rcit la nite valori a temperaturii care s asigure eficiena transferului de cldur, dar care s evite spargerea sticlelor datorit ocului termic. n turnurile sterilizatorului sticlele cu lapte nchise ermetic sunt dirijate prin zonele de nclzire/sterilizare/rcire cu ajutorul benzilor transportoare, zonele fiind dimensionate n funcie de temperatura de proces i durata de meninere la temperatura de proces. n majoritatea


28

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluicazurilor laptele este presterilizat ntr-o instalaie asemntoare instalaiei UHT. Laptele este nclzit la temperatura de 1350C timp de cteva secunde i apoi rcit la temperatura de 30700C (n funcie de materialul utilizat pentru fabricare ambalajelor, deoarece se pot utiliza ca materiale de ambalare i mase plastice),i transferat ctre secia de ambalare n recipiente curate i prenclzite. Presterilizarea poate avea loc n instalaii de sterilizare n regim direct sau indirect. Motivul pentru care se procedeaz la presterilizare este fie acela de a scdea numrul de spori care vor fi eliminai in etapa de sterilizare final sau de a ajunge la acel nivel de sterilizare ca n etapele premergtoare sterilizrii n instalaiile UHT. Astfel sterilizarea final ar elimina doar micoorganismele care au ajuns n produs datorit ambalrii n condiii nonaseptice. Ambele etape de sterilizare sunt aplicate n vederea reducerii schimbrilor organoleptice i denaturrilor componenilor importani din lapte cu obinerea unei caliti a laptelui sterilizat apropiat de cea obinut prin tratament UHT urmat de ambalare aseptic. Durata procesului de sterilizare este de aproximativ o or, din care 3-30 minute sunt necesare doar procesului de sterilizare propriu-zis la temperatura de 115-1100C. Acest tip de instalaie poate produce pn la 2000x0,5 l sau 16000x1 l de uniti pe or. Se pot utiliza pentru recipiente din mase plastice. Sterilizatorul orizontal este prezentat n fig. 1.10.b.2.

Fig. 1.10.b.2. Sterilizatorul orizontal 1. ncrcarea automat a recipientelor pe banda transportoare; 2. roi care acioneaz banda; 3. .zon de sterilizare; 4. ventilator; 5. zon de prercire; 6. rcire


29

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluifinal la presiune atmosferic; 7. descrcarea ambalajelor de pe band Ambalajele cu lapte sunt trecute prin zona de sterilizare meninut la temperatura de 132-1400C cu ajutorul aburului sub presiune. Ciclul de producie dureaz 30-35 minute, durata de meninere la temperatura de sterilizare fiind de 10-12 minute, iar instalaia poate procesa pn la 12000 de uniti pe or.

1.11. Sterilizarea laptelui n flux continuuSe poate realiza prin: nclzire direct, prin contact - injecie de abur n lapte, pulverizare de lapte n abur; nclzire indirect - schimbtoare de cldur cu plci, schimbtoare de cldur tubulare; nclzire combinat. Procesul UHT distruge microorganismele din lapte, att formele vegetative ct i cele sporulate i poate fi aplicat att timp ct produsul rmne sub condiii aseptice, fiind astfel necesar s se prentampine recontaminarea prin ambalarea laptelui dup sterilizare n ambalaje sterile i n condiii aseptice. i etapele de depozitare dup sterilizare pn la ambalare trebuie meninute n condiii aseptice, din acest motiv tratamentul UHT mai este cunoscut i sub denumirea de procesare aseptic. Acest procedeu a devenit cunoscut n anul 1960, cnd a intrat n funciune prima instalaie de procesare aseptic i ambalare n condiii aseptice. Prima instalaie UHT a funcionat pe principiul injeciei directe de abur n lapte, iar n comparaie cu sterilizarea n ambalaj tratamentul UHT era mai rapid, mai eficient din punct de vedere economic i necesit i un spaiu mai redus. Instalaiile UHT sunt complet automate iar procesul decurge n 4 mari etape: presterilizarea instalaiei; producie; AIC (splare aseptic intermediar); CIP (splare n circuit nchis).


30

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui 1.12. Procedeul direct de sterilizare UHTn cazul acestui procedeu laptele este nclzit prin contact direct cu aburul care trebuie s aib o calitate corespunztoare folosirii n industria alimentar. Avantajul principal al acestui procedeu este c produsul este meninut la temperatura nalt un timp foarte scurt, tratamentul fiind astfel mai protectiv. Exista doua metode de nclzire direct: metoda direct de sterilizare prin injecie; metoda direct de sterilizare prin infuzie (pulverizare).

1.12.1. Procedeul prin injeciePrevede c aburul sub presiune nalt s fie injectat n laptele prenclzit la nivelul unui ajutaj de injecie (fig.1.8., cu albastru este figurat laptele, iar cu rou aburul), aceasta conducnd la creterea instantanee a temperaturii laptelui. Dup meninere la temperatura de sterilizare, laptele este rcit foarte rapid prin detent, ntr-o camer vidat, astfel eliminndu-se cantitatea de ap provenit prin condensarea aburului, iniial injectat. Metoda este o mare consumatoare de energie.

Fig.1.12. Ajutaj de injecie

1.13. Procedeul prin infuzie: n acest procedeulaptele este pulverizat ntr-o incint plin cu abur la presiune nalt (fig.1.9., cu albastru fiind figurat laptele, iar cu rou aburul). Produsul fiind pulverizat n particule mici, egale ca dimensiune, temperatura acestora crete instantaneu. Timpul de traversare al incintei corespunde duratei de meninere. Apoi produsul cade pe o suprafa rcit fiind trecut n continuare printr-o camer vidat, la fel ca la procedeul prin injecie.


31


Fig. 1.13. Incint de infuzie Printre avantajele acestor metode se enumer: nclzire instantanee i rcire rapid; lipsa depunerilor greu de ndeprtat de pe pereii instalaiilor; metodele pot fi aplicate produselor cu diverse vscoziti.

1.14. Procedeul indirect de sterilizareProcedeul se numete indirect deoarece schimbul de cldur nu se realizeaz direct de la agentul termic la produs ci prin intermediul unei suprafee de transfer de cldur ce le separ. Principalul avantaj al acestei metode este recuperarea cldurii in proporie de 90%. n general, instalaiile de sterilizare n flux prin metoda indirect prezente astzi pe pia se aseamn principial ntre ele, diferena constnd n tipul de schimbtor folosit (schimbtoare de cldur cu plci, fig.1.14.a., schimbtoare de cldur tubulare, fig.1.14.b).

Fig. 1.14.a. Schimbtor de cldur cu plci


32


Fig. 1.14.b. Schimbtor de cldur tubular

1.15. Instalaii corespunztoare sterilizrii n regim UHT


33


Fig.1.15. Instalaie UHT n regim direct bazat pe injecie de abur i schimbtoare de cldur cu plci 1. tanc de echilibare; 2. pomp de alimentare; 3. schimbtor de cldur cu plci; 4. ajutaj de injecie; 5. serpentin de meninere incint vidat; 7. pomp pentru evacuarea condensatului; 8. pomp centrifugal; 9. omogenizator aseptic;10. tanc intermediar de depozitare aseptic; 11. masin de ambalat n condiii aseptice; 12. CIP


34

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui 1.15.1. Funcionarea instalaiei UHT n regim direct bazat pe injecie de abur i schimbtor de cldur cu plciLaptele este alimentat cu ajutorul pompei 2 i prenclzit n schimbtorul de cldur 3 cu ajutorul apei fierbini. Dup ce este nclzit la aproximativ 800C, laptele este trimis n ajutajul de injecie 4. Aburul injectat n lapte ridic temperatura acestuia la aproximativ 1401500C (presiunea prevenind fierberea). Produsul este apoi meninut la temperatura de proces n serpentina 5 pentru cteva secunde dup care este rcit rapid. Rcirea rapid are loc n condensatorul 6 n care este meninut vid parial prin intermediul pompei 7. Vidul este astfel controlat nct cantitatea de condensat eliminat sa fie egal cu cantitatea de abur injectat anterior. Laptele este preluat n continuare de pompa centrifugal 8 i condus ctre omogenizatorul n dou trepte 9. Dup omogenizare laptele este rcit la temperatura de 200C n schimbtorul de cldur cu plci 3 i trimis spre depozitare n condiii aseptice n tancul 11. Dac temperatura produsului scade n timpul procesului, produsul este deviat spre un tanc, iar locul laptelui este luat de ap pn la rezolvarea problemei. Astfel de instalaii pot avea capaciti de la 2 00030 000l/h.

1.15.2. Funcionarea instalaiei UHT n regim direct bazat pe injecie de abur i schimbtoare de cldur tubulare (fig.1.15.2.)Pompa de alimentare 2 preia laptele din tancul de echilibrare1, i alimenteaz schimbtorul 3 n care are loc prenclzirea laptelui pn la temperatura de 800C cu ajutorul apei fierbini. Apoi laptele este trimis n ajutajul de injecie 4, unde aburul sub presiune este injectat direct n lapte ridicnd instantaneu temperatura acestuia la valoarea de 140-1500C. Produsul este apoi meninut la temperatura de proces n serpentina 5 pentru cteva secunde dup care este rcit rapid. Rcirea rapid se realizeaz n condensatorul 6 n care este meninut vid parial prin intermediul pompei 7, temperatura laptelui scznd brusc la 800C. Vidul este astfel controlat nct cantitatea de condensat eliminat sa fie egal cu cantitatea de abur injectat anterior. Din acest punct prin intermediul pompei centrifugale 8 laptele este condus spre omogenizare n 9. Laptele este


35

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluircit apoi n schimbtorul 10 la temperatura de ambalare aproximativ 20-250C i trimis n tancul 11 spre depozitare pn la ambalare. Dac temperatura produsului scade n timpul procesului, produsul este deviat spre un tanc, iar locul laptelui este luat de ap pn la rezolvarea problemei.


36


Fig.1.15.2. Instalaie UHT n regim direct bazat pe injecie de abur i schimbtoare de cldur tubulare


37


Fig.1.15.3. Instalaie UHT n regim indirect bazat pe schimbtor de cldur cu plci

1. tanc de echilibrare; 2 .pomp de alimentare; 3. schimbtor de cldura cu plci; 4. omogenizator nonaseptic; 5. serpentin de meninere; 6. tanc intermediar de depozitare aseptic; 7. main de ambalat aseptic; 8. CIP


38

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluiAceste tip de instalaie poate fi astfel dimensionata nct poate procesa pn la 30000l/h.

1.15.3. Funcionarea instalaiei UHT n regim indirect bazat pe schimbtor de cldur cu plci (fig.1.15.3.)Laptele cu temperatura de aproximativ 40C este preluat din tancul de echilibrare 1 cu ajutorul pompei 2 i trimis ctre zona de prenclzire a schimbtorului de cldur 3. n aceasta zon a schimbtorului laptele este prenclzit n contracurent cu laptele deja procesat, care n acelai timp se i rcete, temperatura laptelui prenclzit la ieire ajungnd la valoare de 750C. Laptele prenclzit este apoi omogenizat n 4. Dei n schem este trecut un singur omogenizator se pot utiliza i doua omogenizatoare, unul nainte de tratamentul UHT propiu-zis iar altul dup, pentru a mbunti stabilitatea produsului n timpul depozitrii de lung durat n special n cazul produselor cu un coninut ridicat n grsime, proteine sau substan uscat. Laptele prenclzit i omogenizat este trimis n continuare spre zona de tratament UHT propriu-zis a schimbtorului 3, unde temperatura produsului ajunge la valoare de 1370C. nclzirea are loc n contracurent cu ap fierbinte. Dup nclzire laptele intr n serpentina de meninere 5 dimensionat astfel nct durata de meninere s nu depeasc 4 secunde. Apoi laptele este rcit n zonele de recuperare de cldur a schimbtorului 3, ntr-o prim faz rcirea se realizeaz cu ap refulat din zona de tratament UHT, iar in a doua faz de rcire laptele este rcit n contracurent cu lapte rece. Daca temperatura produsului scade n timpul procesului, produsul este deviat spre un tanc, iar locul laptelui este luat de ap pn la rezolvarea problemei.

1.15.4. Funcionarea instalaiei UHT n regim indirect bazat pe schimbtoare de cldur tubulare (fig.1.15.4.)Este asemntoare cu cea a schimbtorului cu plci, numai c n aceast situaie funciile zonelor schimbtorului cu plci sunt preluate de schimbtoarele individuale.


39


Fig.1.15.4. Instalaie UHT n regim indirect bazat pe schimbtoare de cldur tubulare 1. tanc de echilibrare; 2. pomp de alimentare; 3. schimbtor de cldur tubular, nclzire prin recuperarea cldurii; 4. omogenizator nonaseptic; 5. schimbtor de cldur tubular, nclzire; 6. schimbtor de cldura tubular, nclzire finala; 7. schimbtor de cldur tubular, rcire; 8. tanc intermediar de depozitare aseptic; 9. masin de ambalat aseptic; 10. CIP 40



Fig.1.15.5. Instalaie UHT n regim direct combinat bazat pe infuzie de abur i schimbtoare de cldur tubulare 1. schimbtor de cldur tubular, prenclzitor; 2. schimbtor de cldur tubular, nclzire final; 3. camer de infuzie; 4. serpentin de meninere 5. camer de detent; 6. omogenizator nonaseptic ; 7. schimbtoare de cldur tubulare,rcitoare 41


Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluiinnd seama de dezavantajele sistemelor directe ct i indirecte, n ultima perioada s-a elaborat un sistem care este capabil s ndeplineasc urmtoarele cerine: modificri minime ale componentelor produsului; recuperare maxim de energie; efect sterilizant sporit; durate de producie optime i eficien general crescut a instalaiei; curare minim a instalaiilor i pierderi minime.

1.15.5. Funcionarea instalaie UHT n regim direct combinat bazat pe infuzie de abur i schimbtoare de cldur tubulare (fig. 1.15.5.)Instalaia este inovatoare i unic deoarece camera de expansiune este situat naintea camerei de infuzie. Laptele este preluat din tancurile de alimentare i nclzit ntr-o prim faz la temperatura de 950C minim 30 secunde n prenclzitoarele tubulare1, pentru stabilizarea proteinelor. Urmeaz rcirea n vid a laptelui la 70-750C n camera de detent 5. Astfel, tot aerul, precum i o anumit cantitate de ap (mai trziu adugat ca abur) sunt ndeprtate eficient. Produsul este omogenizat n 6 i prenclzit mai departe pn la temperatura de 120-1300C. Sterilizarea are loc n camera de infuzie 3 unde temperatura laptelui ajunge la 1500C, apoi produsul este rcit la temperatura de umplere cu ajutorul rcitoarelor tubulare7. Profilul standard al temperaturilor este: 5-95-75-130150-250C. Printre avantajele sistemului se menioneaz: dezaerarea eficient naintea omogenizrii i a nclzirii finale ce mbuntete efectul omogenizrii, reducnd depunerile n schimbtoarele de cldur i, deci mbuntind durata de producie; tehnologia prin infuzie folosit elimin depunerile de produs n zona de nclzire maxima deoarece nu exist suprafee de contact in timpul nclzirii(cdere liber); utilizarea vidului pentru o reducere a temperaturii de numai 20-250C produce o dezaerare eficienta reducnd n acelai timp pierderile de arom; datorit faptului c procesele de nclzire i rcire sunt instantanee i independente ca debit


42

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluisistemul este proiectat pentru fluxuri variabile de produs, fa de sisteme indirecte UHT. c) Metode netradiionale de sterilizare a laptelui

n prezent sunt cunoscute mai multe metode: tratarea laptelui cu unde ultrasonore, raze ultraviolete, radiaii y, radiaii X i prin supercentrifugare. Multe din aceste metode provoac modificri eseniale n compoziia laptelui, ceea ce condiioneaz apariia unor defecte- gust i miros de lapte ars sub aciunea undelor ultrasonore, oxidarea vitaminei A la tratarea laptelui cu raze ultraviolete etc. Aceste metode de tratare a laptelui sunt nc n stadiul de experimentare n scopul elaborrii unor tehnologii, ce ar exclude apariia efectelor nedorite. Mai de perspectiv se prezint metoda de sterilizare prin supercentrifugare. Aceasta metod const n centrifugarea laptelui cu ajutorul unor centrifuge cu vitez de rotaie de 20-30 miirot/min. Sub aciunea forei centrifuge din lapte sunt eliminate 99% din microorganisme, att sub forma vegetativ, ct si sporulat. Pentru a evita scderea calitii laptelui n procesul de centrifugare, centrifugele sunt dotate cu instalaii de descrcare automat a sedimentului. Dac prin alte metode de sterilizare corpurile bacteriilor distruse rmn n lapte, iar substanele ce le conin-enzime i toxine- nu sunt indiferente pentru sntatea consumatorului, prin supercentrifugare acestea sunt eliminate din lapte, ceea ce este foarte pozitiv. Eficacitatea sterilizrii prin supercentrifugare este n funcie de fora centrifug aplicat ct i de form i dimensiunea microorganismelor. Mai bine se nltur bacteriile n form de lnisor, mai greu bacteriile din grupul E.coli etc.

1.16. Procedee de omogenizareOmogenizarea laptelui reprezint un proces tehnologic de fracionare (dispersare) a globulelor de grsime prin aciunea asupra laptelui a unor fore externe laminare, oc, ultrasunete etc. Omogenizarea se practic la fabricarea multor produse lactate i este o operaie obligatorie n tehnologia produselor lactate cu coninut sporit de grsime - lapte i smntn pentru consum, produse lactate acide grase etc. 43


Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluiOmogenizarea are ca scop stabilizarea emulsiei de grsime n materia prim pentru evitarea separrii grsimii la suprafaa produsului finit i obinerea unei consistene ct mai omogene. Se tie c emulsia de grsime n laptele natural este polidispers, - diametrul globulelor de grsime variind de la 12 m pn 10 m i mai mult. Globulele de grsime cu diametrul de peste 2 m, avnd o mas specific mai mic dect a plasmei laptelui, n laptele linitit au tendina de a se ridica la suprafa; gradul de separare este n funcie de raza globulei i temperatura laptelui. n procesul omogenizrii se obine o micorare a diametrului globulei pn la 0,51 m, ceea ce reduce considerabil puterea lor de separare din plasm. Globulele de grsime cu dimensiuni mici nu au putere de separare, deci n laptele omogenizat practic nu se observ separare de grsime. Omogenizarea laptelui se realizeaz cu ajutorul unor utilaje, denumite omogenizatoare. n industria laptelui se folosesc diferite tipuri de omogenizatoare: cu supap, omogenizatoare clarifixatoare, ns toate realizeaz o fracionare a globulei de grsime. Omogenizarea laptelui modific considerabil unele particulariti fizico-chimice i tehnologice ale laptelui. n procesul de omogenizare a laptelui se micoreaz diametrul globulelor de grsime i se mrete numrul acestora. n procesul de fracionare este distrus membrana fosfoproteic a globulei de grsime, ea fiind repartizat pentru formarea membranelor globulelor nouformate. Ca mas, ea este insuficient i n acest proces sunt mobilizate proteinele din plasm, iar ca rezultat se mrete masa nveliurilor i suprafaa total a emulsiei de grsime. Astfel, se obine un grad nalt de dispersare stabil a emulsiei de grsime n laptele omogenizat. Suprafaa mrit a emulsiei de grsime n laptele omogenizat contribuie la o asimilare mai deplin a grsimii din lapte. n procesul de omogenizare se elimin o oarecare cantitate de grsime lactat liber, cantitatea aceasta fiind n funcie de temperatura de omogenizare. n laptele omogenizat cu un coninut mediu de grsime, emulsia de grsime este stabil i nu se observ aglomerri de globule de grsime cu diametru mic. n schimb, n produsele omogenizate cu coninut mrit de grsime se formeaz aglomerri de grsime, care reduc efectul omogenizrii.


44

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluiAcest mecanism de agregare a globulelor de grsime se explic prin faptul c pe suprafaa globulelor nouformate sunt sectoare cu membran subire i n aceste sectoare ncep s acioneze forele intermoleculare de agregare a moleculelor apropiate i formarea de aglomerri. Unul din factorii care mresc gradul de stabilizare a emulsiei de grsime la omogenizare este raportul dintre grsime i substana uscat, care trebuie s fie mai mare de 0,60,8. Fosfaii i citraii din lapte, care contribuie la dispersarea fosfocazeinatului de calciu din lapte, stimuleaz procesul de stabilizare a emulsiei de grsime, iar creterea n lapte a coninutului de calciu solubil favorizeaz procesele de agregare a globulelor de grsime. Pentru a evita formarea aglomerrilor de grsime se practic omogenizarea n dou trepte, respectiv se omogenizeaz materia prim la o presiune ridicat, apoi se trateaz la o presiune mai mic. Alt factor ce influeneaz asupra stabilitii emulsiei de grsime n laptele omogenizat este temperatura de prenclzire a laptelui destinat omogenizrii; nclzirea acestuia peste temperatura de denaturare a proteinelor serice acioneaz negativ n ceea ce privete mobilizarea acestora la formarea membranei globulei nou formate i, deci, favorizeaz formarea aglomerrilor de globule de grsime. Posibilitatea apariiei aglomerrilor n produsele omogenizate cu coninut mare de grsime are loc pe seama creterii forei de atracie a moleculelor. Temperaturile reduse de pstrare a produselor omogenizate mresc, de asemenea, fora de agregare a globulelor de grsime. n procesul de omogenizare proteinele sufer, de asemenea, unele modificri, o parte din acestea fiind adsorbite de grsimi sub form de complexe lipoproteice. Se observ deci o scdere a stabilitii proteinelor. Capacitatea tampon a laptelui se reduce ca rezultat al adsorbiei de ctre grsime, odat cu proteinele, i a unor fosfai i citrai din lapte. Sub aciunea omogenizrii, n complexul cazeinei, odat cu aciunea temperaturii ridicate se observ unele modificri n repartizarea azotului n diferite fracii de proteine lactice. Ca rezultat al acestor modificri, scade stabilitatea laptelui omogenizat fa de aciunea cheagului, a srurilor de calciu, a temperaturilor ridicate. Omogenizarea se rsfrnge pozitiv i asupra proprietilor coagulului la fabricarea produselor lactate


45

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluiacide, el devine mai fin, omogen, se reduce separarea zerului etc. Omogenizarea mrete vscozitatea laptelui, culoarea din alb glbuie devine alb intens, crete capacitatea de spumare. Membrana modificat a globulei de grsime i pierde proprietatea de protecie fa de enzime, ca urmare, scade rezistena grsimii fa de aciunea lipazei i a proceselor de oxidare etc. De aceste modificri trebuie s se in cont n procesul de prelucrare a laptelui. Practica omogenizrii const ntr-o mrunire avansat a globulelor de grsime de la un diametru mediu de 59 m la 0,751 m, (maximum 2 m), ceea ce nseamn o scdere de 100 de ori a vitezei de separare a grsimii ntruct:

2 vs = 1 d2 g 1 18 n care: vs este viteza de separare a globulelor de grsime, n m/s; d diametrul globulei de grsime, n m; 1 greutatea specific a plasmei laptelui, n kgf/ m3; 2 greutatea specific a globulei de grsime, n kgf/m3; vscozitatea dinamic a laptelui, n Pas; g acceleraia gravitaional, n m/s2. Gradul de omogenizare GO se poate determina cu relaia: a b GO = 100 a n care: a - este coninutul de grsime din stratul superior (lapte aflat n cilindrul gradat); b - coninutul de grsime n laptele aflat n stratul mijlociu. Procesul de omogenizare a globulelor de grsime are loc ntr-o fraciune de secund, el realizndu-se n urmtoarele faze: alungirea globulei iniiale de grsime; gtuirea globulei de grsime alungite ntr-un lan care este format din globule mai mici, urmat de fragmentarea lanului de globule n globule separate;


46

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluidispersarea globulelor mici de grsime n plasma laptelui. Alungirea globulelor de grsime apare la intrarea laptelui n omogenizator, ca o consecin a vitezei de intrare a produsului. Faza a doua gtuirea i fragmentarea lanului de grsime se realizeaz la trecerea laptelui prin capul de omogenizare. Fiecare globul nou-format are o nou membran care difer de membrana globulei iniiale. Faza a treia reprezint faza de dispersie a globulelor nou-formate n plasma laptelui i are loc atunci cnd laptele iese din capul de omogenizare. Laptele de consum se omogenizeaz la temperatura de 60...80C i la presiunea de 120180 at, mai eficient fiind omogenizarea n dou trepte: treapta I la 200 at i treapta a II-a la 50 at.

1.16.1. Consecinele omogenizrii lapteluimembrana nou-format la globulele de grsime nu mai are aceeai compoziie chimic ca cea iniial, deoarece o parte din fosfolipide trec n plasm iar circa 25 % din proteinele membranelor nou-formate sunt reprezentate de cazein (rezult c membrana nou-format nu mai are aceeai aciune antioxidant ca membrana iniial); stabilitatea proteinelor cazeinice scade deoarece la suprafaa globulelor de grsime se absorb i fosfai i citrai din plasm; vscozitatea laptelui crete ca o consecin a absorbiei de cazein ia suprafaa globulelor de grsime nou-formate; laptele omogenizat este mai susceptibil la oxidare din dou motive: creterea suprafeei globulelor de grsime i pierderea capacitii antioxidante a membranei; laptele omogenizat este mai susceptibil la aciunea luminii dect cel neomogenizat (apare mai rapid gustul de lumin"); laptele omogenizat este alb intens i apare opac fa de laptele ca atare, care este alb-glbui; gustul laptelui omogenizat este mai plin, ca i cnd ar avea un coninut mai mare de grsime;


47

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui digestibilitatea laptelui omogenizat este mai mare, datorit dispersiei pronunate a grsimii i modificrii structurii micelelor de cazein; laptele omogenizat coaguleaz mai repede, dar coagulul este mai moale, mai fin.

Trebuie avut n vedere c la omogenizare temperatura laptelui crete cu T , n care: p este presiunea de omogenizare n atmosfere. p T = 39,1 Pentru a se obine gradul de omogenizare dorit, presiunea de omogenizare se calculeaz cu relaia: 144 p= 2 dm n care dm este diametrul mediu al particulei de grsime, n mm.

1.16.2. Tipuri de omogenizatoarePrincipiul aparatelor de omogenizare (fig. 1.16.2) const n trecerea laptelui, sub presiune, printr-un spaiu foarte restrns (supap de omogenizare) n care are loc, prin oc mecanic, zdrobirea i deci mrunirea globulelor.

Fig. 1.16.2.a. Principiul omogenizrii

Gradul de mrunire a globulelor depinde de mrimea spaiului n care se produce ocul, iar reglarea acestuia, respectiv a presiunii de omogenizare, se face cu ajutorul unui resort. Temperatura optim de omogenizare este de circa 60C temperatur la care grsimea laptelui devine mai fluid,


48

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluiiar vscozitatea laptelui scade, favoriznd omogenizarea, de aceea, omogenizatorul se plaseaz dup cel de-al doilea sector de recuperare al aparatului de pasteurizare. Presiunea de omogenizare, n cazul laptelui de consum, este de 120180 at. O omogenizare mult mai eficient se obine prin utilizarea omogenizatorilor cu dou trepte de omogenizare ; n acest caz, laptele trece prin dou supape de omogenizare, montate n serie (fig. 1.12.2.b).

Fig. 1.16.2.b. Principiul omogenizrii n dou trepte

Omogenizarea n dou trepte se practic n special n cazul produselor cu coninut ridicat de grsime (smntn, amestec pentru ngheat) i este impus de tendina de reaglomerare a globulelor de grsime mrunite n prima treapt a omogenizatorului. Deoarece este vorba de o desfacere a aglomerrilor formate i nu de o spargere a globulelor propriu-zise, n aceast a doua treapt, presiunea de omogenizare este mult mai redus (circa 50 at). n ultimul timp, se extinde tot mai mult un nou tip de aparat, numit clarificator sau stabilizator, care efectueaz concomitent operaia de omogenizare i de curire centrifugal a laptelui i care, din punct de vedere constructiv, este asemntor curitorului centrifugal (fig. 1.16.2.c.). Laptele prenclzit la 55...60C ptrunde n instalaie prin conducta central 1 i este distribuit n pachetul de talere 2. Sub efectul forei centrifuge globulele de grsime se separ i parcurg un drum ascendent, prin centrul tamburului, ajungnd n colectorul de smntn 4; laptele smntnit parcurge, de asemenea, un drum ascendent, ns pe la periferia tobei


49

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui3, ieind din aparat prin conducta 7, iar eventualele impuriti pe care le conine laptele sunt proiectate pe pereii tamburului formnd nmolul de separare.

Fig. 1.16.2.c. Schema de principiu a unui aparat clarificator/ stabilizator

Datorit construciei speciale a discurilor fixe 5 i 6, globulele de grsime din colectorul 4 sunt sfrmate, ca urmare a ocurilor i a vrtejurilor ce se produc, obinndu-se un efect de omogenizare. Smntna astfel omogenizat este dirijat, datorit presiunii create n colector, din nou n tambur, amestecndu-se cu laptele ce intr prin conducta de alimentare 1. Globulele de grsime sfrmate (cu diametrul sub 2 m) nu se mai separ sub efectul forei centrifuge, ci ies din tamburul separatorului mpreun cu laptele smntnit prin conducta 7. n colectorul de smntn ajung numai globulele al cror diametru depete 2 i care prin circulri repetate se mrunesc. n felul acesta, laptele ce iese din aparat prin conducta 7 are acelai coninut de grsime ca i laptele ce intr prin conducta de alimentare 1. n cazul n care se urmrete o smntnire parial a laptelui, o parte din smntna colectat n colectorul 4 este evacuat din aparat prin conducta 8.

1.17. Metode de ambalare 1.17.1. Metode de ambalare pasteurizat sau sterilizat a laptelui

De civa ani ambalajele din sticl folosite pentru ambalarea laptelui au fost nlocuite cu pungi de


50

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluipolietilen sau cu ambalaje din materiale complexe pe baz de carton, denumite pe scurt cartoane. Pungile din polietilen pot fi simple sau stratificate, n acest din urm caz coninnd un strat intermediar de polietilen colorat n negru pentru a mpiedica ptrunderea luminii n interiorul ambalajului. Cartoanele sunt confecionate din materiale complexe pe baz de carton: carton acoperit cu materiale plastice i carton combinat cu materiale plastice i folie de aluminiu pentru ambalare aseptic. Aceste ambalajele au aprut pentru prima dat, n anii 50 n Suedia, ca o alternativ a ambalrii laptelui n butelii din sticl. De la forma tetraedric a primelor cartoane produse de Tetra Pak s-a ajuns la o mare diversificare a acestor ambalaje i a produselor ambalate i, implicit, a mainilor care efectueaz ambalarea. Cartonul este un material folosit pe larg la ambalarea produselor alimentare datorit: disponibilitii materiei prime i a uurinei obinerii; rezistenei mecanice pe care o asigur produsului ambalat; proteciei fa de aciunea luminii i a radiaiilor ultraviolete (suprafaa neimprimat a cartonului transmite sub 1,5% din lumina incident la lungimi de und mai mici de 550 nm i este opac sub 430 nm); posibilitii de acoperire cu materiale plastice pentru a se obine un material rezistent la grsimi, cu suprafa neted; posibilitii de imprimare n culori variate; obinerii de ambalaje cu forme regulate care permit o utilizare eficient a spaiului din ambalajele de desfacere, respectiv a spaiului de depozitare. Dei cea mai larg utilizare a cartoanelor se remarc la ambalarea laptelui i a sucurilor de fructe, printre produsele ambalate n cartoane se numr: lapte de consum integral, parial degresat, dietetic, pasteurizat sau sterilizat (UHT); lapte mbogit cu vitamine i/sau sruri minerale pentru copii, sportivi, viitoare mame; buturi pe baz de lapte (lapte cu cacao, ciocolat, lapte aromatizat cu diverse arome etc.); smntn de consum dulce sau fermentat, fric;


51

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui budinci fluide, arlote pe baz de lapte; lapte concentrat, amestec pentru ngheat; produse lactate acide: iaurt, lapte btut, iaurt cu fructe, iaurt aromatizat etc. O mare parte dintre aceste produse sunt ambalate aseptic pentru creterea termenului de valabilitate a produsului, ceea ce presupune ca i ambalajele s fie sterilizate nainte de umplere cu produs. Specificul cartoanelor aseptice este prezena n structura materialului complex a unui strat de folie de aluminiu, ceea ce face posibil sterilizarea suprafeei interioare a materialului de ambalaj i asigur ambalajului un efect sporit al efectului barier fa de lumin i oxigen. O comparaie ntre lapte sterilizat UHT i ambalat n cartoane confecionate din material complex pe baz de carton acoperit cu polietilen, cu i fr strat de folie de aluminiu, a evideniat urmtoarele: ambalajele care conin i un strat de folie de aluminiu nu pierd deloc din greutate timp de 44 zile de depozitare la temperaturi de 4 38C, n timp ce, celelalte ambalaje pierd pn la 1% la temperatur mai ridicat dect cea corespunztoare condiiilor de refrigerare. Concentraia oxigenului din laptele ambalat n ambalaje cu folie din aluminiu rmne aproape neschimbat, circa 1 ppm, n timp ce, n cellalt tip de ambalaje laptele devine saturat cu oxigen dup cteva zile (89 ppm). Principalele modificri oxidative ale laptelui ambalat n cartoane simple au loc n primele 2 3 zile dup ambalare, produsul fiind considerat acceptabil doar pn la 3 sptmni n cazul pstrrii la 15C. Laptele sterilizat i ambalat n cartoane care au n structur i folie de aluminiu corespunde din punct de vedere senzorial pn la 2 luni n cazul unei depozitri la 38C. Laptele sterilizat UHT i ambalat n cartoane care au n structur i folie de aluminiu pstreaz o arom dorit mai mult timp dect n cartoane simple i datorit faptului c acestea din urm sunt mai permeabile la gaze. n fig. 1.17.1. este prezentat structura cartoanelor simple i aseptice folosite la ambalarea produselor enumerate mai sus.


52

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia laptelui1 2 3 4 5 a 1 2 3 4 5 6 7 b

8

Fig. 1.17.1. Structura de baz a materialului complex folosit pentru confecionarea cartoanelor: a carton acoperit cu folie de polietilen; b material complex pe baz de carton, folie de aluminiu i polietilen (specific cartoanelor aseptice) 1 strat exterior de polietilen; 2 decor, imprimare; 3 strat de hrtie albit; 4 strat de hrtie nealbit (kraft); 5 strat de polietilen; 6 folie de aluminiu; 7, 8 straturi de polietilen. Funciile straturilor care alctuiesc materialul de ambalaj din care se confecioneaz cartoanele sunt urmtoarele : stratul exterior de polietilen (LDPE) protejeaz imprimarea (stratul de cerneal) i permite clapelor ambalajului s fie sudate; hrtia albit este suportul pentru imprimare; hrtia nealbit, de obicei kraft, ofer ambalajului rigiditatea mecanic necesar; stratul de polietilen intermediar reprezint liantul, adezivul dintre folia din aluminiu i stratul de hrtie; folia din aluminiu acioneaz ca barier fa de gaze i asigur protecia produsului fa de lumin; cele dou straturi interioare de polietilen asigur proprieti barier fa de lichide, permit confecionarea efectiv a ambalajului prin mbinarea marginilor prin termosudare i previn contactul direct al aluminiului cu produsul alimentar. Datorit diversitii ambalajelor, a varietii produselor ambalate i a condiiilor de realizare a ambalrii, mainile de ambalare n cartoane sunt, la rndul lor, de mai multe tipuri. Astfel, n funcie de modul de realizare a umplerii cartoanelor cu produs, mainile de ambalare n cartoane se clasific n automate i semiautomate, iar n funcie de viteza de lucru, n maini cu vitez mare (cu micare


53

Tehnologii generale n industria alimentarTehnologia lapteluicontinu) i maini cu vitez mic (cu micare discontinu). Dar cea mai important clasificare a mainilor de ambalare n cartoane se face n funcie de modul de confecionare a acestora: maini de amba

Tehnologie Control Ind.laptelui Botez

Documents

Transcript of Tehnologie Control Ind.laptelui Botez