Личный кабинет
     E-Mail:
     Пароль:
забыли пароль | Регистрация
 
 

ФГАНУ "ВНИМИ"
Подразделения
Интеллектуальная собственность
  Монографии
  Публикации
    Публикации руководства института
    Публикации сотрудников лаборатории молочно-белковых концентратов, пищевых добавок и продуктов на их основе
    Публикации сотрудников лаборатории молочных консервов
    Публикации сотрудников лаборатории новых технологических процессов производства цельномолочных продуктов
    Публикации сотрудников лаборатории ресурсосберегающих процессов и специальной тематики
    Публикации сотрудников лаборатории санитарной обработки оборудования
    Публикации сотрудников лаборатории стандартизации, метрологии и патентно-лицензионных работ
    Публикации сотрудников лаборатории технологии стерилизованных молочных продуктов
    Публикации сотрудников центральной лаборатории микробиологии
    тест
  Патенты
  Видео-материалы
  Информационный Бюллетень ВНИМИ
Продукция и услуги
Обучение
Полезная информация
Отчет о результатах деятельности ФГАНУ "ВНИМИ"

Новая продукция
Продукты творожные<br> ТУ 9222-021-00419785-2016
Продукты творожные
ТУ 9222-021-00419785-2016



Выборы директора

7 июня 2018 г. состоялось общее собрание работников ФГАНУ «ВНИМИ» по выборам директора ФГАНУ «ВНИМИ».
 


Какую информацию вы хотели бы найти на нашем сайте ?
Описание ГОСТов
Научные статьи
Цены на молочное сырье или анализ цен
Предстоящие выставки и конференции

Результаты | Опросы
Голосов:3228
 
 
АГАРКОВА Евгения Юрьевна
АГАРКОВА Евгения Юрьевна

Аппаратурное оформление процесса переработки творога и производства творожных продуктов

 

Аппаратурное оформление   процесса переработки творога  и производства творожных продуктов

Творог и творожные продукты традиционно занимают значительное место в питании людей. Благодаря сочетанию полезных свойств молочного белка со сбалансированным аминокислотным составом, благоприятному для усвоения соотношению кальция и фосфора, а так же значительному содержанию минеральных веществ творог и продукты на его основе рекомендованы к ежедневному потреблению людей любого возраста. Среди рынка молочных продуктов доля творога и изделий на его основе возрастает на 10-15% ежегодно, что свидетельствует о перспективе разработок новых видов творожных продуктов и высокотехнологичного оборудования, обеспечивающего получение продукта необходимого качества и увеличенного срока годности.

Переработка творога может включать в себя следующие основные операции: измельчение, эмульгирование, термообработка, смешивание, и проводиться при производстве ряда изделий на основе творога, как правило, многокомпонентных и имеющих финишную однородную консистенцию. Кроме этого, часто в продукте возникают пороки типа ”крупки” и “мучки” или традиционно летние проблемы, связанные с перекисанием сгустка при производстве творога. Следует учитывать, что натуральный творог достаточно нестоек при хранении.
При пониженной температуре хранения 0-2 °С качество его может быстро ухудшаться, и даже закладывание творога на длительное хранение (до 7 месяцев) при отрицательных температурах (-18 °С) не гарантирует сохранение продукта.
В таких случаях допускается проводить «облагораживание» творога или его дальнейшую промышленную переработку, к примеру, дефростированный нежирный творог смешивают со сливками 50-55%-ной жирности, предварительно перемешав и измельчив его для получения товарного вида. Также такой творог широко используется для производства целого ряда эмульсионных продуктов, подвергаемых тепловой обработке, с добавлением соответствующих компонентов, например кремы, пасты и т.д.
В зависимости от поставленных задач и наличия на производстве требуемого оборудования в качестве измельчающего устройства могут эксплуатироваться: вальцовая машина, куттер, коллоидная мельница или диспергатор роторного пульсационного типа (РПА), а так же в последнее время все чаще применяются универсальные аппараты укомплектованные измельчающим узлом.


Принцип измельчения вальцовок для творога, представленных на рисунке 1 основан на перетирании творожных масс в узком зазоре между вращающимися валками.
Такие устройства применяют для получения необходимой консистенции творожной продукции на молочных заводах уже более 50 лет. Как правило, валки имеют различную частоту вращения (от 1 до 5 с-1) и вращаются в противоположном направлении.
Зазор между валками сложнее выставить менее 0,2 мм, что является ограничительным параметром глубины обработки творожных масс и не всегда обеспечивает необходимую финишную однородность, не позволяя избавиться от круп-ки в твороге даже при многократном измельчении. К тому же высокая металлоемкость, малофункциональность и сложность мойки являются существенными факторами, снижающими производственную привлекательность подобного оборудования среди измельчающих устройств.
На некоторых молочных производствах для измельчения творога, смешивания компонентов до получения однородной консистенции (творожные сырки, творожные массы) эксплуатируются мясные куттеры (рис. 2). Они имеют медленно вращающуюся торообразную чашу и установленный в ней блок из 4 и более серповидных ножей с высокой скоростью вращения
(3000-5000 оборотов в минуту).


Глубина измельчения обрабатываемого продукта зависит от скорости вра-щения и диаметра ножей, а так же от зазора между острой кромкой ножа и обечайкой чаши. Как правило, после обработки продукт имеет однородную структуру, но от крупки (если она была) удается избавиться не менее чем через 15 минут интенсивной обработки. В силу своей не молочной специфики, связанной с открытым способом обработки, пенообразованием, сложностью санитарной обработки и техническим обслуживанием подобные машины практически не пользуются спросом среди производителей молочной продукции.
Как альтернатива вальцовым машинам и мясным куттерам в конце 70 годов на молочных производствах начали использоваться так называемые коллоидные мельницы (рис. 3), принцип действия, которых основан на измельчении продукта, находящегося в зазоре между неподвижным статором и вращающимся ротором (3000 об/мин и более). Статор и ротор имеют вид усеченных конусов с зубчатой нарезкой, сделанной под углом к образующей конуса и с уменьшающейся глубиной зуба. Обрабатываемый продукт, попадая на ротор, отбрасывается центробежной силой к периферии и увлекается вращающимся ротором с тем большей скоростью, чем ближе находится к его поверхности в зазоре. Разность скоростей частичек продукта зависит от сил сцепления их между собой и со стенками статора и ротора, а также от величины зазора между последними. В результате соударения частиц и перетирания, обусловленного разностью скоростей их движения в зоне зазора, продукт измельчается.


Рис.3-5, увеличить


Коническая форма рабочих органов коллоидной мельницы предопределяет появление составляющей центробежной силы, которая направлена параллельно образующей конуса и перемещает продукт вниз, к выходному отверстию.
При обработке творога, чтобы избежать образования «свода» в бункере и создания подпора продукта, применяют нагнетательный шнек с самостоятельным приводом. Продукт подается в бункер, захватывается шнеком и попадает на приемный диск ротора. Центробежная сила отбрасывает его к периферии, где он, проходя по зазору между статором и ротором, измельчается и в виде однородной гомогенной глянцевитой массы через патрубок поступает в приемный резервуар. Производительность коллоидных мельниц снижается с уменьшением величины зазора и, следовательно, с повышением степени измельчения продукта и бывает в диапазоне 300… 3500 кг/час.
В настоящее время коллоидные мельницы в силу своего узкого применения, отсутствия нагнетательного эффекта и проведения разборной мойки вытесняются диспергационными аппаратами роторно-пульсационного типа.
Роторно-пульсационные аппараты (РПА) приобретают все большую популярность и многоплановость своего использования в молочной промышленности благодаря сложному комплексу различных по природе воздействий на обрабатываемый продукт (механические, гидродинамические, гидроакустиче-ские).
Причина возникновения этого комплекса воздействий обусловлена конструктивной особенностью рабочих органов в РПА (рис. 4) - чередующихся неподвижных и вращающихся соосно установленных тел с перфорацией в виде прорезей или отверстий, в которых воздействие на поток обрабатываемой среды обеспечивается путем принудительного перекрытия каналов его течения в системе вращающийся ротор и неподвижный статор.
Данные аппараты являются аппаратами проточного типа, и кроме диспергирующего эффекта дополнительно обладают насосными качествами. Также за счет возникновения сил диссипативного трения в них, как и в коллоидных мельницах происходит нагрев обрабатываемого продукта, например температура творога при однократном прохождении может подняться д 50С. Для переработки творога необходимо использовать высокомощные РПА, которые необходимо доукомплектовать нагнетающим насосом (рис. 5, б). В случае вертикального расположения вала достаточно наличия дополнительной воронки, а при больших производительностях рекомендуется устанавливать буккер-питатель (рис. 5 а, в). При исполнении ротор-статора РПА или их зубьев из высокотвердой закаленной легированной стали допускается проводить измельчение неразмороженного творога, тем самым значительно сокращая время дефростации и соответственно повышения качества конечного продукта. Если зубья РПА выполнены с коническими боковыми поверхностями, то допускается регулировка зазора между вращающимися и неподвижными элементами и тем самым изменение глубины измельчения и, соответственно, производительности. Так, например диспергатор ДГР-300 (разработка ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии) при минимальном зазоре 0,1 мм обеспечивает производительность по измельчению творога от 2000 кг/час. При однократном измельчении творога, он приобретает гомогенную структуру без наличия крупки, с возможностью дальнейшей подачи по трубопроводу на следующие технологические участки.


Рис. 6а,6б,7 увеличить

Экспериментально доказана и апробирована в производстве возможность получения устойчивых газожидкостных систем (взбитых продуктов) при диспергировании творожной основы с одновременным впрыском газа в зону интенсивного перемешивания.
Однако, для производства взбитых продуктов наиболее оптимально использование РПА осевого типа (турбомиксеры) (рис. 6, а).
Дозированный объем подготовленной творожной основы подается насосом в смесительную головку, состоящую из ротора и статора, снабженных штифтами (рис.6, б). При входе в смесительную головку в массу пропорционально подается необходимый объем сжатого газа (воздуха, азота и т.п.). Проходя через штифты смесительной головки, насыщенная воздухом суспензия тщательно перемешивается. Для обеспечения быстрого и равномерного распределения газа в потоке суспензии в смесительной головке создается противодавление.
Плотность готового продукта на входе, достигается за счет подбора оптимального соотношения объемов подаваемого воздуха и насыщаемой смеси. Качество взбитых продуктов и диаметр пор определяется регулировкой скорости вращения головки и величины противодавления. Управление работой поддерживается автоматической системой контроля и управления. При необходимости на данных машинах можно проводить обычное измельчение (диспергирование) пропускаемого через них продукта, необходимо только предварительно отключить впрыск газа в продукт.
На перечисленных образцах оборудования кроме поведения операций по измельчению и диспергированию можно производить различные продукты на основе творога не требующие дополнительной термической обработки, такие как – творожные массы, пасты, кремы или муссы. При этом предварительно проводят предварительное перемешивание с компонентами в дополнительном оборудовании.
С использованием описанных принципов измельчения конструкторским отделом ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии разработано и освоено производство трех типов универсальных аппаратов (ИС, ГУРТ, ГИД), позволяющих провести все необходимые технологические циклы производства продуктов на основе творога без использования дополнительного технологического оборудования:
• перемешивание (миксирование) компонентов с целью обеспечения равномерности их распределения по всему объему вырабатываемого продукта;
• измельчение, диспергирование или эмульгирование, а при необходимости гомогенизация загруженных компонентов с целью получения однородной монодисперсной смеси, не склонной к расслоению и образованию конгломератов;
• термическая обработка смеси с целью термизации, пастеризации и стерилизации вырабатываемого продукта;
• охлаждение вырабатываемого продукта по технологическому регламенту или до температуры фасовки;
• вакуумирование, сгущение с целью удаления паразитных пузырьков воздуха и придания более плотной структуры продукту;
• аэрирование полученной смеси с целью получения равномерной взбитой структуры продукта.

Первые работы в области создания оборудования для производства пастообразных продуктов были направлены на разработку универсальных аппаратов измельчителей-смесителей типа ИС с использованием в качестве измельчающего узла куттерных ножей. Разработанная линейка ИСов (с чашей от 5 до 250 литров). Данные машины хорошо зарекомендовали себя при производстве всех типов плавленых сыров и творожных продуктов (кроме взбитых), они просты в обслуживании и подвергаются легкой санитарной обработке. Один из ряда таких аппаратов показан на рисунке 7.
Аппараты данного ряда состоят из чаши с теплообменной рубашкой, различной емкости с герметичной крышкой, что позволяет проводить переработку продукта в них как под вакуумом, так и при избыточном давлении (0,5…3,0 Атм). На крышке крепится мешалка со скребком вдоль теплообменных поверхностей, вращающаяся со скоростью около 20 об/мин. Как правило, в днище чаши расположена режущая насадка в виде двух серповидных ножей, вращающихся со скоростью до 3000 об/мин.

Процесс приготовления термизированных пастообразных продуктов на аппаратах типа ИС осуществляется следующим образом.
Сырье предварительно взвешивается из расчета на рабочий объем чаши, подъемником или в ручную загружается в чашу аппарата и закрывается крышка. Осуществляется кратко-временное перемешивание не более минуты, с последующим взятием пробы для корректировки рН (при необходимости).
Далее продукт нагревается либо косвенно (путем подачи пара в теплообменную рубашку), либо напрямую (путем впрыска острого пара непосредственно в продукт через специальные форсунки в днище чаши). Следует отметить, что при подаче острого пара в продукт в 2-3 раза сокращается время его нагрева, но при получении такого пара необходимы дополнительные системы тщательной очистки и учета расхода образующегося конденсата в рецептуре продукта.
После тепловой обработки, проводится гомогенизация (измельчение) продукта при вращении режущей насадки на высоких оборотах до достижения желаемой консистенции.
Далее продукт, при необходимости охлаждается до температуры фасовки и специальным насосом подается на фасовочный аппарат. Как правило, все технологические процессы осуществляются под вакуумом, продукт при этом становится более плотный однородный, удаляются все пузырьки воздуха и нежелательные запахи. Продолжительность выработки пастообразных продуктов на аппаратах типа ИС очень сильно зависит от технологического регламента, но в среднем для термизированных творожных продуктов составляет 30 минут. Например, для соуса творожного, разработанного в лаборатории молочно-белковых концентратов, время выработки на аппарате ИС-40 с учетом тепловой обработки 85°С и начальной температуры смеси 15°С составило 30 минут.


Рис.8-9. увеличить.

Опыт эксплуатации измельчителей-смесителей показал их высокую надежность и простоту обслуживания, но использование подобного типа измельчающего устройства для получения требуемой степени гомогенности готового продукта не всегда достаточно. В связи с чем, разработаны и успешно эксплуати-руется гидродинамические установки роторного типа ГУРТ с емкостью чаши от 100 до 1000 литров (рис. 8) диспергирование в которых основано на принципе действия роторно-пульсационных аппаратов. На молочных заводах установки ГУРТ хорошо зарекомендовали себя на всех стадиях переработки творога от микроизмельчения традиционного творога до производства легких творожных муссов со взбитой структурой.
Принципиальная схема работы установки схожа с технологическим процессом, описанным выше для аппаратов типа ИС, отличается лишь последовательностью ввода компонентов в процессе обработки и заключается в следующем. Исходные компоненты загружаются в чашу, в которой при необходимости под-вергаются термической обработке, и поступают из чаши на вращающиеся наклонные ножи, где происходит первая стадия их измельчения и перемешивания. Затем обрабатываемый продукт подвергается многофакторному воздействию со стороны элементов конструкции в перфорированных венцах вращающегося ротора и неподвижного статора. Обработанный продукт под напором выходит из разгрузочного патрубка по линии рециркуляции полностью или частично направляется в накопительную емкость, откуда вновь поступает в роторно-пульсационное устройство для повторной обработки. При необходимости проведения газонаполнения, возможен ввод сжатых газов в обрабатываемый продукт через соответствующее устройство, его же можно использовать и для ввода жидких компонентов или пара, с целью их мгновенного распределения в общем объеме базового продукта. Кроме этого, выработку продукта можно проводить как под вакуумом (удаление паразитных пузырьков воздуха, сгущение), так и при избыточном давлении (высокотемпературная стерилизация).
Установка ГУРТ это компактная система, сочетающая механическое и тепловое воздействие на продукт в условиях герметичности рабочей емкости, но к сожалению ее конструкция, так же как и в аппаратах типа ИС не позволяет производить пастообразные продукты с включением крупных кусочков фруктово-ягодных и других наполнителей.
Для этих целей разработан параметрический ряд Гидродинамических измельчителей-диспергаторов типа ГИД c объемом чаши от 70 до 400 литров (рис. 9).
Особенность аппарата ГИД заключается в возможности в ходе выработки продукта совместно, комбинировано или раздельно использовать измельчающее устройство (куттерные ножи или диспергатор) и перемешивающее устройство в виде шнековой мешалки, снабженное скребками.
Таким образом, при необходимости производства творожной массы и т.п. без измельчения, используется для перемешивания только тихоходная шнековая мешалка обеспечивающая равномерное распределение всех компонентов по объему, в том числе крупных кусочков (изюм, курага и т.п.). А в случае необхо-димости производства, например плавленого сыра с содержанием крупных фрагментов наполнителя (грибы, мясо краба, орешки, зелень и т.п.).
Проводится загрузка основных компонентов, плавление массы с возможностью впрыска острого пара, вакуумирование (при необходимости) и перед подачей на фасовку внесение добавок необходимого размера, при этом измельчающее устройство в дальнейших технологических операциях (перемешивание, подача на фасовку) уже не используется. Остальные моменты производства продуктов но основе творога схожи с процессами происходящими в аппаратах типа ИС и ГУРТ.

В заключение хочется отметить, что при выборе необходимого оборудования возможности универсальных установок ограничиваются лишь фантазией технологов и с лихвой перекрывают возникающие задачи по дальнейшей переработке творога, начиная с обычных процессов измельчения и заканчивая производством многофазных продуктов со сложным сырьевым составом. На производстве такие установки способны заменить различные мешалки, роторно-пульсационные аппараты, диспергаторы, гомогенизаторы, коллоидные мельницы, куттеры, плавильные котлы. С их помощью предприятия молочной промышленности могут поднять качество и существенно расширить ассортимент выпускаемой продукции, предлагая на продовольственный рынок новые оригинальные изделия.
Обращайтесь, специалисты ВНИМИ всегда открыты для консультаций, совместных исследований и разработок новых технологий на расположенном в нашем исследовательском центре парке экспериментальных образцов оборудования.

По вопросам проведения испытаний на опытных образцах ИС, ГИД, ГУРТ, УНГ обращаться: Картузов В.В +7(499) 236-84-12, +7(499) 236-24-84.
Заказать оборудование: ООО МИП «ИЦ БиоПищеМаш»

Статья «Оборудование для измельчения и диспергирования при производстве творожных продуктов» напечатана в журнале «Молочная промышленность». 2012 №7. C.31-35
Авторы: Будрик В.Г. , Фриденберг Г.В., Агаркова Е.Ю., Гусев Е.М., Новиков Г.С., Березкина К.А.

На данный момент нет ни одного отзыва.

Написать отзыв






Статистика
Locations of visitors to this page
отправить сообщение с сайта контакты поиск по сайту на главную ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии