tehnologia de fabricare a produselor lactate concentrate
TRANSCRIPT
MINISTERUL AGRICULTURII ŞI INDUSTRIEI ALIMENTARE
AL REPUBLICII MOLDOVA
UNIVERSITATEA AGRARĂ DE STAT DIN MOLDOVA
FACULTATEA DE ZOOTEHNIE ŞI BIOTEHNOLOGII
CATEDRA BIOTEHNOLOGII ÎN ZOOTEHNIE
Specialitatea:Biotehnologii agricole
TEZĂ DE ANTema:Tehnologia de fabricare a produselor lactate concentrate
Chişinău 2011
CUPRINS
INTRODUCERE.......................................................................................................3
1.SORTIMENTE DE PRODUSE LACTATE CONCENTRATE, CONDIŢII DE
CALITATE. APRECIEREA CALITĂŢII PRODUSELOR LACTATE
CONCENTRATE.....................................................................................................4
2.MATERII PRIME FOLOSITE LA FABRICAREA PRODUSELOR LACTATE
CONCENTRATE, CARACTERISTICA, CONDIŢII DE
CALITATE..............................................................................................................11
3.TEHNOLOGII FOLOSITE LA FABRICAREA PRODUSELOR LACTATE
CONCENTRATE. MODIFICAREA COMPONENŢILOR LAPTELUI ÎN
PROCESUL DE FABRICAREA A PRODUSELOR LACTATE
CONCENTRATE....................................................................................................12
4.PROBLEMĂ........................................................................................................29
CONCLUZII............................................................................................................31
BIBLIOGRAFIE.....................................................................................................32
ANEXE....................................................................................................................33
2
INTRODUCERE
Industria laptelui ocupă un loc deosebit în industria alimentară a sectorului
agroindustrial. Această poziţie este condiţionată de faptul că materia primă în
industria laptelui o reprezintă laptele – un produs alimentar biologic foarte preţios.
Calitatea acestei materii prime este influenţată în de mai mulţi factori ţi în primul
rînd de condiţiile de obţinere ţi tratament primar în gospodăriile furnizatoare.
Laptele este un produs alimentar excelent şi din el se prepară un sortiment variat
de produse alimentare. Tehnologia laptelui are ca scop, păstrarea la maximum a
proprietăţile naturale ale laptelui, de la obţinerea lui în gospodăriile prelucrătoare
de materie primă pînă la realizarea produsului finit şi distribuirea lui prin reţeaua
de desfacere.
O metodă reușită de a conserva laptele totodată păstrînduși calitațile calitative și
curative este concentrarea lui . Laptele concentrat este laptele din care s-a
îndepărtat o anumită cantitate de apă, prin evaporare în coloane de concentrare.
Laptele concentrat poate fi de mai multe categorii: fără zahăr, cu zahăr, fără zahăr
dar aromatizat, caramelizat, fermentat.
3
1.SORTIMENTE DE PRODUSE LACTATE CONCENTRATE, CONDIŢII
DE CALITATE. APRECIEREA CALITĂŢII PRODUSELOR LACTATE
CONCENTRATE
Din categoria de produse lactate concentrate fac parte:
- lapte concentat fără zahăr;
-lapte concentrate cu zahăr;
-lapte concentat fără zahăr şi aromatizator;
-lapte bloc;
-lapte concentat caramelizat;
-lapte concentrate fermentat.
Tratamentul termic preliminar are scopul de a reduce microorganismele din
lapte, scăderea tendinţei de separare a grăsimii (mai ales dacă nu se face
omogenizarea, aşa cum este cazul laptelui concentrat cu zahăr), inactivarea
enzimelor, stabilizarea laptelui pentru sterilizare. Acesta se realizează în
schimbătoare cu plăci la 93 – 1000°C timp de 25 – 10 min sau la 115 – 1280°C
timp de 6 – 1 min, pentru laptele concentrat fără zahăr şi 110 – 1200°C cîteva
secunde, pentru laptele concentrat cu zahăr.
Concentrarea laptelui se realizează cel mai bine în concentratoare cu plăci sau
concentratoare tubulare dacă se utilizează în sisteme de concentrare cu efect
multiplu pentru a scădea consumul de abur/apă evaporată (la un concentrator
simplu consumul de abur este de circa 1,2 kg abur/kg apă evaporată).
Temperatura minimă de concentrare trebuie să fie mai mare de 450°C, diferenţa
de temperatură între două corpuri de evaporare fiind de 5 – 7,50°C. Pentru o
temperatură de fierbere de circa 700°C şi , presiunea absolută din sistem trebuie să
fie de circa 230 mmHg.
Omogenizarea se efectuează numai pentru laptele concentrat fără zahăr şi are
rolul de a îmbunătăţi stabilitatea emulsiei de grăsime din lapte prin micşorarea
4
diametrului globulelor de grăsime de la 3 – 5 μm la mai puţin de 2 μm. Efectul
omogenizării laptelui mai constă şi în creşterea vâscozităţii laptelui, creşterea
tensiunii de interfaţă, scăderea capacităţii de coagulare, modificarea punctului de
coagulare şi a presiunii osmotice, scăderea capacităţii de oxidare a grăsimii,
îmbunătăţirea digestibilităţii grăsimii. Omogenizarea laptelui se face în două trepte
de presiune: 15 – 25 Mpa şi 5 – 10 Mpa, la o temperatură a laptelui de circa 650°C.
Standardizarea finală a laptelui presupune stabilirea exactă a raportului de
grăsime / substanţă uscată negrasă, efectuându-se prin adăugare de apă, lapte
degresat, lapte degresat concentrat, smântână omogenizată. Acum se adaugă şi
săruri de stabilizare (carbonaţi şi bicarbonaţi), acid citric, fosfaţi, efectul de
stabilizare a sărurilor depinzând de pH-ul laptelui.
Ambalarea laptelui concentrat, cu şi fără zahăr, se efectuează, în general, în cutii
metalice de 400 ml până la câţiva litri, umplerea făcându-se la temperaturi scăzute
pentru a evita spumarea.
Sterilizarea cutiilor, după închiderea etanşă, se realizează numai pentru laptele
concentrat fără zahăr la 100 – 1200°C timp de 20 – 15 min. Se poate utiliza şi
sterilizarea în vrac UHT la 1300C timp de 3 sec, urmată de ambalarea aseptică.
Adăugarea de zahăr se efectuează în cazul laptelui concentrat cu zahăr,
conservabilitatea fiind asigurată fără a se mai face sterilizarea, cantitatea de zahăr
adăugată trebuind să asigure o concentraţie a acestuia de circa 62,5 – 64,5%.
Adaosul de zahăr se realizează după concetrarea laptelui pentru a nu conduce la
consecinţe negative în calităţile laptelui concentrat.
Răcirea laptelui cu adaos de zahăr se face în scopul cristalizării lactozei. Pentru
cristalizare, în laptele răcit la 30 – 320°C se inoculează lactoză sub formă de
soluţie din cristale pudră prin agitare o , după carecontinuă astfel încât să se
asigure o concentraţie de 0,5 laptele se răceşte în continuare la 100°C. Cristalizarea
lactozei se efectuează în cristalizatoare răcite în manta, prevăzute cu palete de
răzuire.
5
Etapele tehnologic de obţinere a laptelui concentrat.
Recepţia cantitativă şi calitativă a materiei prime
Curăţirea de impurităţi mecanice
Normalizarea după % de protein şi grăsime
Tratamentul termic la 100-120°C timp de cîteva sec.
Concentrarea SUT (45-75°C)
Normalizarea finală
Răcirea şi cristalizarea lactozei
Ambalarea
Sterilizarea recipientelor
Concentraţia laptelui se realizează în două scopuri: asigurarea conservabilităţii
laptelui prin eliminarea unei cantităţi de apă, astfel încât acesta să ajungă la un
conţinut de substanţă uscată de circa 65%; economisirea de energie atunci când
laptele concentrat este uscat (deshitratat), concomitent cu creşterea eficienţei
instalaţiilor de uscare.
Prin concentrarea laptelui se utilizează instalaţii de concentrare prevăzute cu
evaporatoare cu plăci, evaporatoare multitubulare cu film descendent sau
evaporatoare cu rotor.
Evaporatoarele multitubulare sunt asemănătoare cu schimbătoarele de căldură cu
6
ţevi. Alimentarea cu lichid preîncălzit se realizează pe la partea superioară cu
ajutorul unei pompe, lichidul de concentrat scurgîndu-se într-un film subţire pe
suprafaţa interioară a ţevilor aparatului (cu 40 – 60 mm şi lungimea de 3 – 6 m)
împreună cu vaporii degajaţi din produs. De aici, amestecul de lichid concentrat şi
vapori de apă intră tangenţial într-un separator de vapori.
Materia primă. Laptele folosit la fabricarea laptelui concentrat cu zahăr, cît şi la
toate celelalte produse concentrate, trebuie să corespundă condiţiilor generale
impuse la recepţie, precum şi unor condiţii legate de starea igienică şi de
stabilitatea sistemului coloidal.
- Pentru menţinerea sistemului coloidal, ţinînd seama de termosensibilitatea
lactoalbiminei şi lactoglobulinei, trebuie evitat laptele colostral sau laptele provenit
de la animalele bolnave de mastită, fiind mai bogat în proteine serice.
- Laptele obţinut de la animalele hrănite cu păşuni cu rogoz, coada calului etc.
prezintă o reducere a stabilităţii sistemului coloidal, avînd ca rezultat apariţia
fenomenului de îngroşare.
- Creşterea acidităţii reduce stabilitatea termică a laptelui, fiind necesar a se
controla atît aciditatea laptelui recepţionat ( max. 20°T ), cît şi a laptelui depozitat
în vederea concentrării.
- Laptele nu trebuie să aibă defecte de gust şi miros, deoarece acestea se intensifică
prin concentrare .
- Calitatea bacteriologica a laptelui să fie bună, în sensul că la proba reductazei
durata de decolorare a albastrului de metil să depăşească 3 ore şi să conţinî cît mai
puţine bacterii sporulate.
Normalizarea. Laptele este normalizat pentru a obţine un produs cu o compoziţie
conform normativelor în vigoare.
7
Variante la fabricarea laptelui concentrat cu zahăr
După tratament termic (înainte de concentrare), laptele este răcit la ~ 40°C şi
lactoza este hidrolizată cu β-galactozidază obţinută din Kluyveromices fragilis.
Condiţiile de hidroliză pot fi: 37°C/3h;8°C/h; adaos de enzime =0,1%. Se
hidrolizează 95-99% din lactoză. În continuare se respectă schema 1.
După concentrare se adaogă 35% concentrat de lactoză hidrolizată care se prepară
din lactoză dizolvată în lapte degresat şi adaus de β-galactozidază, cu termostatare
la 40°C/1-5h.
Laptele pasteurizat este supus ultrafiltrării la 50-60°C pînă ce se obţine un grad de
concentrare Gc = 5. Retenatul obţinut este folosit pentru obţinerea laptelui
concentrat cu zahăr şi va avea 11% lactoză în comparaţie cu 40% lactoză cît se
găseşte în laptele concentrat cu zahăr obţinut după schema clasică.
Sortiment de lapte concentrat cu zahăr
Laptele concentrat
Este laptele din care s-a îndepartat o anumită cantitate de apă, prin evaporare în
coloane de concentrare. De regulă, laptele concentrat este dulce. Laptele deshitratat
este laptele din care s-a evaporat toată apa, prin procese complexe de evaporare.
8
Laptele concentrat se obţine prin eliminarea a ⅔ din apa pe care o conţine. Între
laptele pasteurizat şi cel crud nu există diferenţe în ceea ce priveşte principiile
active. În schimb, laptele crud, dacă este fiert în mod obişnuit (adică pînă dă în
clocot), este sărăcit de aproape toate vitaminele. Laptele concentrat poate fi de mai
multe categorii: fără zahăr, cu zahăr, fără zahăr dar aromatizat, caramelizat,
fermentat.
În funcţie de schema tehnologică adoptată, principalele operaţii din cadrul
fluxului tehnologic de obţinere a laptelui concentrat sunt: Recepţia calitativă se
efectuează pentru a determina calitatea laptelui, se utilizează, în general, lapte de
calitate bună. Clasificarea laptelui cu separatoare centrifugale se efectuează în
scopul îndepărtării din lapte a impurităţilor mecanice pe care acesta le conţine.
Răcirea laptelui la circa 40°C, se face cu ajutorul schimbătoarelor de căldură cu
plăci, urmînd depozitarea în tancuri izoterme, atunci cînd prelucrarea acestuia se
realizează ceva mai tîrziu. Standardizarea (normalizarea) laptelui se efectuează
avîndu-se în vedere conţinutul de grăsime care se doreşte a se obţine în produsul
final.
Tratamentul termic preliminar are scopul de a reduce microorganismele din
lapte, scăderea tendinţei de separare a grăsimii (mai ales dacă nu se face
omogenizarea, aşa cum este cazul laptelui concentrat cu zahăr), inactivarea
enzimelor, stabilizarea laptelui pentru sterilizare. Acesta se realizează în
schimbătoare cu plăci la 93 – 1000°C timp de 25 – 10 min sau la 115 – 1280°C
timp de 6 – 1 min, pentru laptele concentrat fără zahăr şi 110 – 1200°C cîteva
secunde, pentru laptele concentrat cu zahăr.
Concentrarea laptelui se realizează cel mai bine în concentratoare cu plăci sau
concentratoare tubulare dacă se utilizează în sisteme de concentrare cu efect
multiplu pentru a scădea consumul de abur/apă evaporată (la un concentrator
simplu consumul de abur este de circa 1,2 kg abur/kg apă evaporată). Temperatura
minimă de concentrare trebuie să fie mai mare de 450°C, diferenţa de temperatură
între două corpuri de evaporare fiind de 5 – 7,50°C. Pentru o temperatură de
fierbere de circa 700°C şi, presiunea absolută din sistem trebuie să fie de circa 230
9
mmHg.
Omogenizarea se efectuează numai pentru laptele concentrat fără zahăr şi are
rolul de a îmbunătăţi stabilitatea emulsiei de grăsime din lapte prin micşorarea
diametrului globulelor de grăsime de la 3 – 5 μm la mai puţin de 2 μm. Efectul
omogenizării laptelui mai constă şi în creşterea vâscozităţii laptelui, creşterea
tensiunii de interfaţă, scăderea capacităţii de coagulare, modificarea punctului de
coagulare şi a presiunii osmotice, scăderea capacităţii de oxidare a grăsimii,
îmbunătăţirea digestibilităţii grăsimii. Omogenizarea laptelui se face în două trepte
de presiune: 15 – 25 Mpa şi 5 – 10 Mpa, la o temperatură a laptelui de circa 650°C.
Standardizarea finală a laptelui presupune stabilirea exactă a raportului de
grăsime / substanţă uscată negrasă, efectuîndu-se prin adăugare de apă, lapte
degresat, lapte degresat concentrat, smântână omogenizată. Acum se adaugă şi
săruri de stabilizare (carbonaţi şi bicarbonaţi), acid citric, fosfaţi, efectul de
stabilizare a sărurilor depinzînd de pH-ul laptelui.
Ambalarea laptelui concentrat, cu şi fără zahăr, se efectuează, în general, în cutii
metalice de 400 ml pînă la câţiva litri, umplerea făcîndu-se la temperaturi scăzute
pentru a evita spumarea.
Sterilizarea cutiilor, după închiderea etanşă, se realizează numai pentru laptele
concentrat fără zahăr la 100 – 1200°C timp de 20 – 15 min. Se poate utiliza şi
sterilizarea în vrac UHT la 1300°C timp de 3 sec, urmată de ambalarea aseptică.
Adăugarea de zahăr se efectuează în cazul laptelui concentrat cu zahăr,
conservabilitatea fiind asigurată fără a se mai face sterilizarea, cantitatea de zahăr
adăugată trebuind să asigure o concentraţie a acestuia de circa 62,5 – 64,5%.
Adaosul de zahăr se realizează după concetrarea laptelui pentru a nu conduce la
consecinţe negative în calităţile laptelui concentrat.
Răcirea laptelui cu adaos de zahăr se face în scopul cristalizării lactozei. Pentru
cristalizare, în laptele răcit la 30 – 320°C se inoculează lactoză sub formă de
soluţie din cristale pudră prin agitare, după carecontinuă astfel încît să se
asigure o concentraţie de 0,5 laptele se răceşte în continuare la 100°C. Cristalizarea
10
lactozei se efectuează în cristalizatoare răcite în manta, prevăzute cu palete de
răzuire.
Alte produse lactate concentrate
Lapte concentrat fără zahăr şi aromatizat care se prepară după schema arătată
după schema1. numai că la standartizarea finală, se adaugă extract de cafea, cacao
sau alt aromatizat.
Lapte „bloc”se fabrică din lapte concentrat cu 50% SU la care se adaugă zahăr şi
se continuă concentrarea sub vid. Produsul după ambalare – răcire capătă structură
de „bloc” şi conţine 12% grăsime, 15% proteină, 20% lactoză, 40% zaharoză, 10%
apă şi 3% cenuşă.
Lapte concentrat caramelizat care poate fi obţinut şi sub formă de pastă, pulbere,
tablete. Se obţine din lapte concentrat cu adaos de zahăr care se supune
caramelizării. Corectarea acidităţii se face cu NaHCO3 pînă la 5,6 – 6,3. Pentru
reducerea conţinutului de lactoză o parte din lapte este înlocuit cu cazeinat de
sodiu. Amestecul iniţial este format din 40,6% lapte cu 3% grăsime, 1,3% cazeinat
de sodiu, 5,4% lactoză, 13,5% zaharoză, 1,2% grăsime din smântână sau unt, 38%
apă.
Lapte concentrat caramelizat
11
2.MATERII PRIME FOLOSITE LA FABRICAREA PRODUSELOR
LACTATE CONCENTRATE, CARACTERISTICA, CONDIŢII DE
CALITATE
În calitate de materie primă folosită la fabricarea produselor lactate concentrate
trebuie să fie de calitate superioară şi rezistentă la tratamentul termic de gradul II.
Normalizarea se face stabilind raportul dintre proteină şi grăsime. Se încplzeşte la
temperatura de 93-95°C, apoi se trece la concentrare care se realizează în aparate
speciale. Se concentrază substanţa uscată totală de la 12,7-48-50%, apoi produsul
se omogenizează bine şi după omogenizare se efectuiază nmormalizarea, în timpul
normalizării în lapte introducem acele substanţe de care este necesar. Laptele se
ambalează în cutii metalice, care se deschid ermetic şi se sterilizează 115-120°C,
apoi cutiile se răcesc şi se depozitează la 6-10°C.
De asemenea în calitate de materie primă poate servi laptele degresat, zara şi
zerul.
12
3.TEHNOLOGII FOLOSITE LA FABRICAREA PRODUSELOR
LACTATE CONCENTRATE
Din această categorie de produse se fabrică: lapte concentrat fără zahăr, lapte
concentrat cu zahăr, lapte concentrat fără zahăr şi aromatizat, lapte ”bloc”, lapte
concentrat caramelizat, lapte concentrat fermentat.
Schema tehnologică clasică de fabricare a promelor două sortimente este
reprezentată în figura 1.1a, în fig.1.1b,c se reprezintă schemele tehnologice de
fabricare a laptelui cu zahăr şi fără zahăr prin aşa-zisa metodă a recombinării, iar în
figurile 1.2a şi 1.2b se arată schiţa unor linii tehnologice de obţinere a laptelui
concentrat prin recombinare.
Recepţie cantitativă-calitativă Clarificare (curăţire)
Prima standartizare (normalizare) Răcire la 4°C şi depozitare la 4°C
110-120°C ⁄cîteva secunde
pentru lapte concentrat cu zahăr
Tratament termic
115-128°C ⁄1-6 min pentru lapte
concentrat fără zahăr
Concentrare la temperatura de 45-75°C
Omogenizare Adaus de zahăr
P1 =15-20 Mpa (150-200 at) 62,5%<C<64,5%
P2 =5-10 Mpa (50-100 at)
Standartizare finală
Standartizare finală (normalizare)
(normalizare)
Sterilizare în vrac Răcire şi cristalizare
13
Lapte
Ambalare în sistem UTH la lactoza
140°C ⁄3sec *Etapa I-a 30-32°C
Sterilizare recipienţi *Etapa II-a 10°C
100-120°C ⁄15-20 min., Ambalare Ambalare
şi răcire aseptică
Depozitare la 10°C Depozitare
Figura 1. Schema tehnologică de obţinere a laptelui concentrat.
a- lapte concentrat cu sau fără zahăr din lapte normal.
14
Lapte concentrat fără zahărLapte concentrat cu zahăr
a
recirculare
recirculare
Grăsime
recircularea din lapte
Trecere (anhidra)
prin moara coloidală
Trecere prin
moara coloidală Încalzirea Depozitare
la65°C
intemediară la 50°C
Depozitare
intermediară la 30°C
Amestecare intimă Pasteurizare ”flash”
Însămînţare cu
lactoză Răcire
Depozitare şi
ambalare în
condiţii aseptice
b- lapte concentrat cu zahăr prin procedeul recombinării.
15
Lapte praf degresat cu indice WPN≥6.0
Apa
Amestecare
Zahăr
Amestecare
Lapte concentrat cuzahăr recombinat
b
Încălzire la 45-55°C
Trecere prin moara Dezaerare
coloidală
Omogenizare Pasteurizare
Răcire Depozitare înainte de
ambalare
Răcire şi depozitare Ambalare şi sterilizare
c- lapte concentrat fără zahăr prin procedeul recombinării
16
Apa Lapte prafdegresat
Vas de amestecare (lapte cu 25-27% SU)
Grăsimedin lapte(anhidră
Lapte concentrate fără zahăr obţinut prin recombinare c
Schema tehnologicǎ de fabricare a laptelui concentrat
Filtrare Impurităţi solide
Ambalare
Excedent
Concentrare SU=44-46%
Răcire T=4-6oC
PasteurizareT=85-88oC
Normalizare
Răcire T=15oC
Livrare
Stocare T<15oC
Livrare
Preincalzire
Centrifugare
Lapte refuzat Recepţie
17
Fig.2 b. - Schiţa unei linii de obţinere a laptelui concentrat fară zahăr prin
recombinare.
l-vas de primire MGLA şi lecitină; 2-vas pregătire amestec; 3-fdtre; 4-schimbător
de căldură cu plăci(62 °C); 5-omogenizator (20MPa /5MPa şi 62 °C); 6-răcitor cu
plăci;
Fig.2 a. - Schiţa unei linii pentru obţinerea laptelui concentrat cu zahăr prin
recombinare.
l-vas pentru apă; 2-vas pentru MGLA .şi lecitină; 3-vas pentru preparare amestec;
4-filtre; 5-omogenizator (4MPa); 6-pasteurizator cu plăci cu menţinere la 90 °C/30s
şi răcire la 50 °C; 7-vană pentru primire lapte pasteurizat; 8-vană de răcire sub vid
18
7-tanc de depozitare.
• Recepţia cantitativă, care se face prin cântărire sau măsurarea volumului.
Laptele trebuie să fie de bună calitate.
• Clarificarea, care se face cu separatoare centrifugale.
• Răcirea la +4 °C, care se face cu ajutorul schimbătoarelor de căldură cu plăci.
• Depozitarea, care se face în tancuri izolate, verticale sau orizontale, la +4°C.
• Prima standardizare (normalizare) când se arc în vedere raportul grăsime/
substanţă uscată negrasă cc trebuie realizată în produsul finit.
• Tratamentul termic preliminar, care are drept scop: reducerea numărului de
microorganism, scăderea tendinţei de separare a grăsimii, ceea ce este
important dacă nu se practică omogenizarea (cazul laptelui concentrat cu
zahăr), inactivarea enzimelor, în principal a proteazelor şi lipazelor, eliberarea
de grupări -SH din proteine cu rol antioxidant faţă de grăsimi, stabilizarea
laptelui pentru sterilizare în vederea excluderii destabilizării miceliilor de
cazeină, aglomerării accstora şi precipitarea lor (stabilizarea sistemului proteic
din lapte este asigurată de echivalenţii bazici, cum ar fi CaO, MgO, K 20, Na20,
şi cei acizi, cum ar fi P205, CI, S03, C02, titraţi în lapte suma echivalenţilor acizi
= suma echivalenţilor alcalini, respectiv 0,1395 = 0,1397).
Tratamentul termic conduce la scăderea nivelului de Ca şi P solubili şi se
poate realiza în schimbătoare cu plăci la 93-100°C/ 25 - 10 min. sau 115-128°C/ 6
- 1 min. pentru laptele concentrat fără zahăr şi 110 - 120 °C/ câteva secunde pentru
laptele conccntrat cu zahăr.
• Concentrarea se realizează cel mai bine în concentratoare cu plăci sau
concentratoare tubulare cu film descendent, care sunt economice dacă se
folosesc în sisteme de concentratoare cu efect multiplu pentru a scădea
consumul de abur/kg apă evaporată care poate fi:
* 1,2 kg/kg apă evaporată la un concentrator simplu ;
* 0,6 kg/kg apă evaporată la un sistem cu dublu efect;
* 0,4 kg/kg apă evaporată la un sistem cu triplu efect;
19
* 0,3 kg/kg apă evaporată la un sistem cu patru efecte.
Diferenţa de temperatură dintre corpurile de evaporare trebuie să fie 5 - 7,5
°C. Temperatura minimă de concentrare trebuie să fie mai mare de 45°C. Pentru
At = 5° între două efecte şi pentru a avea o temperatură de fierbere de 70 °C,
presiunea absolută din sistem trebuie să fie ~ 230 mm Hg.
• Omogenizarea se execută numai pentru laptele concentrat fară zahăr şi are drept
scop îmbunătăţirea stabilităţii emulsiei de grăsime din lapte prin micşorarea
diametrului globulelor de grăsime de la 3 - 5 цт la < 2 цт. Omogenizarea mai
are şi următoarele efecte: o culoare mai albă a laptelui ca o consecinţă a
creşterii numărului de globule de grăsime care reflectă lumina; creşterea
viscozităţii ca o consecinţă a absorbţiei de proteine din plasma laptelui la
suprafaţa globulelor de grăsime formate; creşterea tensiunii interfaciale datorită
îndepărtării de la suprafaţa globulelor de grăsime a fosfolipidclor; scăderea
capacităţii de coagulare a laptelui din cauza cantităţii mai mari de cazcină
adsorbită la suprafaţa globulelor de grăsime nou-formate; modificarea punctului
crioscopic şi a presiunii osmotice; creşterea capacităţii de râncezire lipolitică ca
o consecinţă a unei suprafeţe mai mari a globulelor de grăsime ce vin în contact
cu lipazele laptelui; scăderea capacităţii de oxidare a grăsimii din lapte datorită
fosfolipidelor care au migrat de la suprafaţa globulelor de grăsime în plasmă şi
datorită apariţiei grupărilor -SH cu proprietăţi antioxidante; îmbunătăţirea
digestibilităţii grăsimii din lapte datorită reducerii diametrului globulelor de
grăsime.
Omogenizarea se execută în două trepte de presiune: 15- 25 MPa şi 5- 10 MPa.
Temperatura laptelui la omogenizare trebuie să fie de ~ 65 °C.
• Standardizarea finală (normalizarea) se face în scopul stabilirii exacte a
raportului grăsime/substanţă uscată negrasă. Standardizarea finală sefealizează
prin adiţie de apă, lapte degresat, lapte degresat concentrat, smântână
omogenizată. La standardizarea finală se adaugă şi sărurile dc stabilizare care
sunt carbonaţi şi bicarbonaţi (Ca2+, K7, Na+), acid citric, titraţi, fosfaţi. Efectul
de stabilizare al sărurilor adăugate este în funcţie de pH-ul laptelui.
20
• Ambalarea laptelui concentrat cu şi tară zahăr se face în cutii metalice de 0,4 kg
până la câteva kilograme. Umplerea recipientelor se face la temperaturi
scăzute, pentru a evita spumarea.
• Sterilizarea cutiilor, după închidere ermetică se face numai pentru laptele
concentrat fară zahăr şi anume se realizează la 100 - 120 °C/20 - 15 min. Se
poate face şi sterilizarea în vrac în sistem UHT la 130 °C/ 3 s, urmată de
ambalare aseptică. Dc regulă, la sterilizare trebuie să se asigure o valoare F 0 =
4,0, pentru a avea o stabilitate fizică şi microbiologică bună a produsului finit.
• Adausul de zahăr se face în cazul laptelui concentrat cu zahăr, în care caz
conservabilitatea este asigurată tară a se face sterilizarea. Cantitatea de zahăr
adăugată trebuie să asigure o conccntraţie a acestuia în faza apoasă de 62,5-
64,5. Acest parametru, denumit "indice de zahăr" se calculează cu relaţia:
o
cz - -------100, unde 62,5% < Cz < 64,5%
S + w
în care: 8 este conţinutul în zaharoză în laptele concentrat cu zahăr ;
w - conţinutul dc apă din produs, %.
Adaosul de zahăr se recomandă să se facă după concentrarea laptelui. Dacă
adaosul dc zahăr s-ar face înainte dc conccntrarc, ar avea următoarele consecinţe:
creşterea termorezistenţei bacteriilor şi enzimelor; crcşterea punctului de fierbere;
intensificarea susceptibilităţii produsului la îngroşare în timpul depozitării.
• Răcirea laptelui cu adaus de zahăr se face în scopul cristalizării lactozei, crista-
lizare influenţată de: scăderea temperaturii, concentraţia mare de lactoză (>
10%), prezenţa unei cantităţi mari de zaharoză (~ 40%), cantitatea redusă de
apă.
Cristalizarea lactozei trebuie să se facă în cristale mici (< 10 (.im). Dacă
cristalele sunt mari (> 15 (.im), produsul finit prezintă defectul de structură
nisipoasă. Pentru cristalizare, în laptele răcit la 30 - 32 °C sc inoculează lactoză
sub formă de cristale pudră (0,5 kg/1000 kg concentrat) sub agitare continuă.
21
Lactoza se adaugă sub formă de soluţie. în continuare laptele este răcit la 10 °C.
Cristalizarea lactozei din
laptele concentrat se face în cristalizatoare răcite în manta şi prevăzute cu palete de
răzuire (ca inoculum se poate folosi şi zer praf în proporţie dc 0,02 - 0,03%).
Depozitarea, în ambele cazuri, se face la temperatura de 6 - 10 °C. In cazul
laptelui concentrat fără adaos de zahăr se recomandă ca recipienţii să fie aşezaţi cu
capacul în jos, pentru a preveni formarea unui strat de grăsime la suprafaţa
produsului.
Variante la fabricarea laptelui concentrat cu zahăr
• După tratament termic (înainte de concentrare), laptele este răcit la ~ 40 °C şi
lactoza este hidrolizată cu p-galactozidază obţinută din Kluyveromices fragilis.
Condiţiile de hidroliză pot fi: 37°C/3 h; 8°C/24 h; adaos de enzime = 0,1%. Se
hidrolizează 95 - 99% din lactoză. în continuare se respectă schema din fig. 10.1.
• După concentrare se adaogă 35% concentrat dc lactoză hidrolizată care se
prepară din lactoză dizolvată în lapte degresat şi adaus de p-galactozidază, cu
termostatare la 40 °C/l-5 h.
• Laptele pasteurizat este supus ultrafiltrării la 50 - 60 °C până ce se obţine un
grad dc concentrare Gc = 5. Retcnatul obţinut este folosit pentru obţinerea laptelui
concentrat cu zahăr şi va avea 11% lactoză în comparaţie cu 40% lactoză cât se
găseşte în laptele conccntrat cu zahăr obţinut după schema clasică.
Defectele laptelui concentrat cu zahăr
La laptele conccntrat pot apare următoarele defecte:
• îngroşare şi gelatinizare produsă de bacterii din genurile Micrococcus,
Streptococcus, Staphylococcus, Bacillus, care formează acizi ce produc
coagulare.
Defectul se poate preveni prin sterilizarea echipamentului şi realizarea
concentraţiei de 64,5% zaharoză în faza apoasă ;
22
• formare de aglomerate şi miros nedorit datorită mucegaiurilor Aspergillus,
Catenularia, Penicillium. Ambalarea sub vid protejează produsul de infecţie,
iar temperatura de depozitare trebuie să fie < 15 °C ;
• formare de C02 şi alcool prin fermentarea zahărului de către drojdii osmofile
Torulopsis şi Lactis condensi. Prevenirea defectului implică o concentraţie de
zahăr în faza apoasă de minimum 62,5% ;
• nisipozitatea, care se datorează formării cristalelor mari dc lactoză. în laptele
concentrat cu zahăr, cristalele dc lactoză trebuie să fie mai mici de 10 цт, iar
numărul lor să fie de 4.10" /m3 (400000/ml). Cauzele care conduc la
nisipozitate sunt: inoculare incorectă, cristalizare defectuoasă (răcire lentă/
agitare insuficientă), concentraţia mare de substanţă uscată, concentraţie mare
de zahăr adăugat (> 64,5%), viscozitate mică, temperatura de depozitare < 0 °C,
fluctuaţii de temperatură în timpul depozitării ;
• creşterea viscozităţii în timpul depozitării (age thickening), care este favorizată
de creşterea conţinutului de substanţă uscată, scăderea pH-ului, creşterea
temperaturii dc depozitare (viscozitatea creşte logaritmic), creşterea duratei de
depozitare (viscozitatea creşte liniar);
• formarea de sediment, care este format, în principal, din cristale mari de lactoză
cu densitate 1,5453 g/cm3, în timp ce produsul are densitatea de 1,3488 - 1,410
g/cm3. Sedimentul de citrat, fosfat de calciu şi fosfat de magneziu este rar la
acest produs;
• modificarea de culoare este mai redusă, deoarece tratamentul termic preliminar
este de scurtă durată, iar sterilizarea nu se foloseşte ;
• modificările de gust se datoresc lipazelor microbiene rămase active datorită
unui tratament termic nesatisfacător. Gustul de rânced - metalic se datoreşte
oxidării lipidelor nesaturate, catalizată de Cu2+.
Utilizări. Laptele concentrat Iară zahăr poate fi un component în diferite
produse de bombonerie, pentru copii şi adaos la cafea, îngheţată. Laptele
concentrat cu zahăr poate fi folosit la cafea, îngheţată pudinguri, produse de
caramelaj, băuturi.
23
Defecte ale laptelui concentrat fără zahăr
La laptele concentrat tară zahăr pot apare următoarele defecte:
• alterare microbiologică datorită substerilizării, în care caz rămân sporii de B.
subtilus, B. licheniformis, care degradează proteinele; CI. sporogenes, care
formează gaze; В coagulam, B, cereus şi В stearothermophilus, care produc
coagularea. în cazul cutiilor neermetice produsul se poate reinfecta cu bacterii
care produc acidifierea şi coagularea produsului (lactobacili, streptococi);
• stabilitatea termică insuficientă a laptelui concentrat tară zahăr se datorează
destabilizării proteinelor în timpul tratamentului termic preliminar şi în timpul
sterilizării. Produsul finit se prezintă coagulat;
• îngroşata urmată de gelifiere apare în produsul uperizat sau tratat HTST.
împiedicarea îngroşării - gelatinizării se poate face prin tratarea laptelui la 88
°C/ 30 min. şi adaos de săruri de fosfaţi şi citraţi. Odată cu creşterea
conţinutului dc proteine creşte şi tendinţa de îngroşare - gelatinizarc. Mărimea
miceliilor de cazeină influenţează stabilitatea termică şi viscozitatca în sensul
că aceşti parametri cresc, dacă are loc o diminuare a dimensiunii miceliilor de
cazeină, omogenizarea favorizând acest fenomen. Formarea complexului k-
cazeină + P-lactoglobulină în timpul sterilizării adecvate şi menţinerea
complexului în timpul depozitării, împiedică gelatinizarea ;
• fonnarea de sediment este consecinţa formării de precipitat din sărurile de citrat
de calciu, fosfat dc calciu, fosfat dc magneziu. Menţinerea acestor săruri în
soluţie este favorizată de temperaturi scăzute de depozitare (<7 °C);
• modificarea culorii este consecinţa caramelizării lactozei şi reacţiei Maillard.
Caramelizarea lactozei este influenţată de temperatură, durata tratamentului
24
termic, concentraţia lactozei, conccntraţia ionilor fosfaţi, pH, conţinutul de
gaze şi catalizatori ;
• gustul de fiert al laptelui concentrat se datorează formării de H2S din proteine,
desulfurizarea fiind minimă dacă se aplică sterilizarea HTST.
Instalaţii de obţinere a laptelui concentrat
Concentrarea laptelui se realizează în două scopuri:
asigurarea conscrvabilităţii prin eliminarea unei cantităţi de apă
(micşorarea activităţii, aw). Pentru o bună conservabilitate laptele
concentrat trebuie să aibă ~ 65% s.u. Prin reducerea conţinutului de
umiditate se economisesc şi spaţii de depozitare, inclusiv manoperă ;
economisirea de energie în cazul în care concentratul se supune
uscării, concomitent cu o creştere a eficienţei instalaţiilor de uscare,
în special în ceea ce priveşte capacitatea de producţie.
Concentrarea trebuie realizată, astfel încât să se menţină valoarea nutritivă a
produsului, să nu se modifice proprietăţile senzoriale (gust, miros, culoare),
inclusiv să nu se ajungă la denaturarea proteinelor şi la depunerea lor sub formă de
precipitate.
Tipuri de evaporatoare
Tipurile de evaporatoare utilizate în industria laptelui sunt următoarele:
evaporator cu film descendent; evaporator cu plăci APV; evaporator cu film
expandat Alfa-Laval; evaporator'de Laval-Centri-Therm; evaporator RTC (cu
rotor).
Foarte mult utilizate sunt evaporatoarele multitubulare cu film descendent,
cu separatorul de lichid/ vapori montat lângă aparatul de evaporare propriu-zis.
Alimentarea cu lichid preîncălzit a evaporatorului sc realizează pe la partea
superioară cu ajutorul unei pompe, lichidul de concentrat scurgându-se apoi într-un
film subţire pc suprafaţa interioară a ţevilor aparatului împreună cu vaporii
25
degajaţi de produs. Amestecul de lichid concentrat şi vapori de apă intră tangenţial
în separatorul de lichid/vapori, unde arc loc separarea vaporilor şi eliminarea lor.
Pentru evaporatoarele cu film descendent prezintă importanţă:
• sistemul de distribuţie a lichidului supus concentrării, care trebuie astfel
realizat, încât să se poată forma o peliculă uniformă pe tot perimetrul interior al
ţevilor ;
• raportul lungimii de ţeava/ suprafaţă de schimb de căldură care trebuie astfel
ales încât, în curgerea peliculară, lichidul să rămână ca un film continuu pe
toată suprafaţa, evitându-se apariţia suprafeţelor uscate. Grosimea medic a
peliculei este de 1,5-1,8 mm, ea netrebuind să scadă sub 0,5 mm. Evaporatorul
este prevăzut cu ţevi cu ф = 40 - 60 mm şi lungimea de 3 - 6 m. îmbinarea
dintre ţevi şi placa multitubulară trebuie să fie etanşă şi rezistentă, realizându-se
prin mandrinarc sau prin sudare;
• grosimea peliculei este influenţată de concentraţia şi viscozitatea iniţială a
laptelui, debitul de alimentare cu lapte trebuind să fie asigurator pentru
realizarea peliculei optime ;
• dispunerea ţevilor trebuie să se facă uniform pe secţiunea plăcii, urmărindu-se o
bună utilizare a accsteia. Ţevile se dispun în cercuri concentrice, în pătrat sau
hexagon (fig. 1.3). La dispunerea în pătrat, spaţiul intertubular este accesibil
pentru curăţare, din două direcţii, iar la dispunerea în hexagon din trei direcţii.
Dispunerea în hexagon corespunde utilizării optime a sccţiunii;
26
Fig. 1.3. - Dispunerea ţevilor în placă
multitubulară.
a-în cercuri concentrice; h- în pătrat;
c- în hexagon
• realizarea peliculei optime este posibilă, atunci când sc practică diferite
sisteme de ghidare a lichidului de alimentare (fig. 1.4).
27
Fig.1.4. - Sisteme de realizare a
peliculei la evaporatoarele
multitubulare.
a-după Silkeborg; b- după AlJ'a-
Laval; c- după Anhidro; 1-racord de alimentare; 2-capac; 3-placă multitubulară;
4-ţeavă; 5-ţeavă de dirijare; 6-perete de ghidrare; 7-8-plăci intermediare.
Tipuri de instalaţii pentru concentrarea laptelui
Instalaţiile pentru concentrarea laptelui cuprind următoarele părţi componente:
sistemul pentru vaporizare (evaporatorul) care de cele mai multe ori este
cuplat cu separatorul de lichid/vapori ;
sistemul pentru condensarea vaporilor (condensator);
28
sistemul de temiocompresie - care se montează numai la acele instalaţii ce
funcţionează cu termocompresie ;
echipamentul auxiliar: pompă de apă caldă, pompă de vid, uscată etc.
Tipurile de evaporatoare au fost deja menţionate. în ceea ce priveşte celelalte
componente sunt de menţionat următoarele:
Condensarea vaporilor rezultaţi în urma concentrării laptelui se realizează
în condensatoare care pot fi:
condensatoare de amestec, în care caz vaporii se amestecă direct cu apa de
răcire, rezultând apă caldă care se elimină direct din condensator;
condensatoare de contact (suprafaţă), în care vaporii condensează după ce
vin în contact cu o suprafaţă răcită.
Din punct de vedere al funcţionării, condensatoarele pot fi:
simple, atunci când sunt în directă legătură cu pompa de vid. în acest caz,
apa caldă rezultată din condensarea vaporilor este extrasă chiar de pompa de
vid ;
barometrice, în care caz apa caldă din condensator se scurge într-un bazin
printr-un tub înalt de 10,33 m. Pompa de vid în acest caz este o pompă
uscată, extrăgând din condensator gazele şi aerul;
semibarometrice, în care caz apa caldă din condensator este extrasă cu o
pompă centrifugală, iar gazele şi aerul sunt extrase cu ajutorul unei pompe de
vid sau cu ejectoare.
Randamentul instalaţiilor de concentrare poate fi îmbunătăţit prin:
folosirea condensatului şi a vaporilor secundari pentru preîncălzire lichid
proaspăt;
schimb de căldură între produsul ce vine la concentrare cu cel carc iese de
la concentrare ;
folosirea instalaţiilor de concentrare cu mai multe trepte (cu mai multe
efecte);
folosirea termocompresici la instalaţiile de evaporare cu mai multe efecte ;
29
folosirea pompei de căldură la instalaţiile de concentrare cu un singur
efect sau mai multe efecte.
Mai importante sunt următoarele căi de îmbunătăţire a randamentului I
stalaţiilor de concentrare:
- concentrarca în mai multe trepte (efectc), care are la bază principiul
recuperării entalpiei vaporilor secundari formaţi în evaporatorul precedent şi
folosirea lor ca agent termic în evaporatorul imediat următor. La instalaţiile
de concentrare cu mai multe efecte, temperatura de fierbere a laptelui care se
concentrează scade ca o consecinţă a reducerii treptate a presiunii în fiecare
treaptă, diferenţa dc temperatură de la un coip la altul fiind de 10-25 °C.
Temperatura de fierbere este cea mai mare în primul corp şi cea mai mică în
itimul corp. Această scădere treptată a temperaturii de fierbere în succesiunea
orpurilor de evaporare contribuie la protejarea produsului ce se concentrează
treptat, stfel încât produsul finit îşi menţine în mare măsură calităţile iniţiale.
Teoretic onsumul de abur (kg abur/kg apă evaporată) este proporţional cu
numărul corpurilor e evaporare. Astfel, este necesar 0,5 kg abur /kg apă
evaporată, 1/3 kg abur/ kg apă vaporată şi 1/4 kg abur /kg apă evaporată la
instalaţiile cu 2, 3 şi 4 corpuri dc vaporare. În fig. 1.5 se arată o instalaţie de
concentrare cu 3 corpuri de evaporatoare.
- folosirea compresiei unei părţi din aburul sccundar rezultat la primul corp dc
concentrare contribuie, dc asemenea, la îmbunătăţirea randamentului
instalaţiei de concentrare. Ejectocompresorul funcţionează după un principiu
simplu: aburul viu (motor) cu presiune, ce poate varia de la câţiva bari la
zeci de bari, intră în ejectocompresor printr-o conductă sonică şi prin efect
Venturi aspiră şi comprimă vaporii dc joasă presiune, rezultaţi dintr-un
proces termic de evaporare.
30
Performanţele ejectocompresorului (fig. 1.6) vor depinde de:
• suprafaţa duzei de injecţie ;
• suprafaţa de strangulaţie a tubului Venturi ;
• presiunea dc aspiraţie ;
• presiunea dc refulare ;
• presiunea aburului viu de injecţie ;
• masele moleculare ale fluidelor utilizate ;
• raportul capacităţilor masice.
Fig. 1.5. - Instalaţie de evaporare cu trei corpuri de evaporare.
Fig.1.6. - Electro-compresor:
1-conductă de abur primar(motor); 2-ajutaj; 3-
cameră de admisie abur secundar; 4-conductă de
abur secundar; 5-cameră de amestec; 6-gâtul
ejectorului; 7-difuzor(cameră de compresie); 8-
conductă de evacuare aer comprimat.
31
Schiţele unor instalaţii care lucrează cu un ejectocompresor sunt
reprezentate în fig. 1.7 a, b, c. Luând în consideraţie fig. 1.7 b, se poate observa că
necesarul de abur primar este dc m* (kg/h); prin ejector este absorbită cantitatea de
abur secundar
m* (kg/h), deci în primul corp de evaporare se folosesc 2 m* kg abur/h care
evaporă 2m* kg apă/h (abur secundar). Din cantitatea 2 m* kg abur/h abur
secundar cantitatea
de m* kg abur/h este dusă la cjcctor şi m* kg abur/h - la cel de al doilea corp dc
evaporare. în cel de al doilea corp, ca şi în al treilea, este evaporată m* kg apă/h,
ceca ce înseamnă că folosind m* kg abur viu (primar)/h, se evaporă 4 m* kg apă/h.
Tcorctic, la instalaţia menţionată, cantitatea de abur viu necesară este de 0,25
kg/kg apă evaporată, dar practic se consumă 0,3 kg abur viu/h, în ejector fiind
admişi m* kg abur viu/h.
Fig. 1.7.− Instalaţii de concentrare cu termocompresie de vapori.
a-cu două corpuri de evaporare; b-cu trei corpuri de evaporare: 1,2,3-corpuri de
evaporare; 4-condensator; 5,6-schimbătoare de căldură; 7-ejector; c-cu cinci
corpuri
32
de evaporare; 1,2,3,4,5-corpuri de evaporare.
Se poate folosi şi o instalaţie de concentrare cu cinci corpuri de evaporare şi
ejector, atunci când se doreşte ca instalaţia să lucreze între temperaturile 40 şi 70
°C, deci când avem de concentrat produse lactate mai termosensibilc. Din schema
prezentată în fig. 10.7 с, se observă că aportul de m* kg abur viu (primar)/h şi
aportul de m* kg abur secundar/h de la cel de al treilea corp de evaporare, va
conduce la evaporarea a 6 m* kg apă/h (3x2 m* kg/h). în cel de al patrulea coip dc
evaporare se aduc m* kg vapori/h pentru încălzire şi se eliberează tot m* kg abur
sccundar/h, care merge la cel dc al cincilea corp de evaporare. în acest coip
cantitatea dc abur dc încălzire va fi 2 x 0,5 m* kg/h.
Rezultă că la un aport de m* kg abur viu (primar/h) sc evaporă 8 m* kg apă/h
din produs. Teoretic, este deci necesară cantitatea dc 0,125 kg abur viu /primar)/kg
apă evaporată, dar în practică accste cheltuieli de energic sunt de ~ 405 – 460
KJ/kg apă evaporată.
− preîncălzirea produsului înainte de concentrarc, până la temperatura
dc fierbere a laptelui în primul corp de evaporare, conduce, de
asemenea, la îmbunătăţirea randamentului termic al instalaţiei de
concentrare. Această preîncălzire sc poate realiza într-un schimbător
dc căldură multitubular sau
cu plăci montat în afara instalaţiei de concentrarc sau într-un schimbător
de căldură tip serpentină, montat în interiorul evaporatorului.
33
• Tipuri de instalaţii de concentrare folosite în industria laptelui. Pentru
produse de origine lactată care se concentrează în scopuri nealimentare
(furaj) se poate utiliza o instalaţie de concentrare cu simplu efect (fig. 1.8),
care funcţionează după cum urmează: produsul (zer, zară) din rezervorul 1
este pompat cu pompa 2 în preîncălzitorul 3, unde se încălzeşte Ia o
temperatură puţin superioară temperaturii de fierbere din evaporatorul 4,
unde produsul este adus la fierbere sub vid, în formă de peliculă
descendentă.
* datorită concentrării, viscozitatea produsului creşte, ceea ce înseamnă că
scade coeficientul de transfer de căldură ;
* lungimea ţevilor este importantă în ceea ce priveşte transferul de căldură ;
Fig. 1.8. - Instalaţie de
concentrare cu simplu efect.
Cu cît diferenţa dintre temperatura aburului de încălzire şi produs este mai mare (de
regulă 10-15 °C), cu atât este mai bună deplasarea turbulentă a lichidului, realizată de
mişcarea vaporilor de apă degajaţi, ce sunt conduşi la separatorul 5, asemănător cu un
ciclon, separarea lichidului de vapori facându-se şi sub influenţa forţei centrifuge.
Produsul concentrat este preluat de pompa 7 şi condus la răcire. Vaporii de apă din
separatorul 5 ajung în condensatorul 6, unde sunt condens^:; prin amestec cu apa recc.
Se utilizează un condensator barometric cu coloana 6a de llm. care este imersată într-
un bazin. (Se poate folosi şi un condensator semibarometric. Apa din vasul inferior 7
este evacuată cu pompa 9. Pompa de vacuum 8, conectată la staţia de evaporatoare,
are rolul de a prelua gazele necondensabile şi aerul, respectiv de a menţine vidul în
instalaţie.
Experimentările efectuate pe o asemenea instalaţie au condus la următoarele
concluzii:
* coeficienţii de transfer de căldură sunt cuprinşi între 6,699 şi 13,398
KJ/m'hK). O creştere a temperaturii de evaporare de la 50 la 70 °C conduce la o
creştere substanţială a transmiterii căldurii şi a capacităţii de evaporare;
34
* transferul dc căldură într-un evaporator cu film descendent este determinat
de felul curgerii. La curgerea turbulentă (Re > 240) transferul dc căldură este mai
bun decât la curgerea laminară. Curgerea turbulentă în cazul evaporatoarelor cu
film descendent începe când Re > 140 ;
* diferenţa de temperatură de 12 - 15 °C între temperatura aburului şi cea a
produsului lactat lichid ce se evaporă este favorabilă pentru concentrarea
produselor lactate lichide în evaporatoare cu film descendent. Această diferenţă
determină o suprafaţă de schimb de căldură relativ redusă şi deci un preţ acceptabil
pentai instalaţie
* cu cât filmul de lichid este mai redus (ca grosime), cu atât transmiterea de
căldură este mai bună ;
* cu cât numărul de bule (vapori degajaţi din pelicula de lichid) este mai
mare, cu atât transferul de căldură este mai bun ;
* modul de condensare a aburului viu este important pentru transmiterea
căldurii: la condensarea aburului în picături (evaporatoare centrifugale) К =
25.000- 100.000; la evaporatoare cu scurgere peliculară şi condensare peliculară a
aburului, К = 5.000 - 20.000 ;
* consumul de apă de răcire la concentrarea într-o singură treaptă este de ~
18 - 22 Kg/kg apă evaporată.
Din cele menţionate rezultă că atunci când concentrarea produselor de
origine lactată se face într-o singură treaptă de evaporare, această concentrare este
necconomică din cauza consumului mare de căldură şi dc apă dc răcire.
De aceea, în industria laptelui se folosesc instalaţii de concentrare cu mai
multe efecte, printre care amintim: Anhidro (F,, FM, F,,,, F,v şi Fv); Alfa - Laval;
Ahrenss - Boden; Wiegand; Paasch - Silkeborg; cu film expandat; EVAPAC.
Foarte mult utilizată este instalaţia Anhidro tip Fu, cu trei trepte de
concentrare şi termocompresie, care este compusă din:
• evaporatoare;
• separatoare lichid/ vapori;
35
• condensator;
• serpentine de încălzire ;
• pasteurizator multitubular;
• ejectoare;
• pompă dc vid cu inel de lichid ;
• pompă pentru apă de răcire.
Instalaţia Anhidro FIII prezintă următoarele particularităţi:
* preîncălzirea laptelui la 70 °C se realizează în serpentine dispuse în
evaporatoare la 1/2 din înălţimea ţevilor din fiecare evaporator în mantaua de
încălzire, precum şi în condensator ;
* pasteurizarea se face la 93 °C cu menţinere la această temperatură timp de
3 min. Pasteurizatorul este dc tip tubular, iar menţinerea se face într-un vas
cilindric de menţinere;
* instalaţia lucrează cu două efecte de comprimare: primul ejcctor preia
vaporii sccundari din corpul II dc concentrare şi cu abur primar le ridică presiunea
în vederea folosirii pentru încălzirea corpului I; celălalt ejector preia aburul
secundar din corpul I şi cu abur primar le ridică presiunea în vederea utilizării
pentru încălzirea pasteurizatorului;
* condensatorul instalaţiei este de tip barometric în contracurent;
* crearea şi menţinerea vidului se realizează cu o pompă de vid cu inel
de
lichid.
Instalaţia este prezentată în fig. 1.9 şi se caracterizează prin următoarele
date tehnice (tabelul 1.1):
36
Caracteristicile tehnice ale instalaţiei Anhidro
Tabelul 3.1
Caracteristica Lapte degresat Lapte standardizat
Capacitate de prelucrarc, kg/h 5000 4720
Conţinut final dc substanţă uscată, % 45 48
Temperatura de preîncălzire, °C
• treapta I 40 40
• treapta II 50 50
• treapta III 60 60
• treapta IV 93 93
Temperatura dc pasteurizare, °C 93 93
Temperatura de fierbere, °C
• efect I 75 - 80 75-80
• efect II 65-70 65-70
• efect III 45 - 50 45-50
Consum de abur primar de 0,5 MPa (viu), kg/h 1220 1165
Consum de apă răcită, m3/h 50 46
Putere instalată, KW 19 19
37
Fig. 1.9. - Instalaţie de concentrare Anhidro.
1-pompă de alimentare; 2a,2b,2c-pompe pentru concentrat; 3a,3b,3c-serpentine
de preîncălzire; 4-pasteurizator multitubular; 5-preîncălzitor; 6a, 6b, 6c-
evaporatoare; 7a, 7b, 7c-separatoare de lichid-vapori; 8-condensator de amestec;
9a, 9b-ejectoare; 1 Oa, 1 Ob-pompe pentru condensat; 11 -pompă de vid.
Igienizarea instalaţiei se face după 10 ore de funcţionare şi constă în spălare cu o
soluţie de NaOH 2 - 3% la temperatura de 65-70 °C, care se recirculă în instalaţie
timp de 30 - 40 min ; clătire cu apă; spălare cu soluţie de acid azotic 2 - 3% la
temperatura de 65 - 70 °C care se recirculă în instalaţie 30-40 min.; clătire cu apă
potabilă până la îndepărtarea completă a urmelor de soluţii de spălare.
38
Tabela 3.2
Caracteristicile organoleptice ale conservelor de lapte
Denumirea
produselor
Gust şi miros Consistenţa Culoarea
1 2 3 4
Lapte degresat
concentrat cu zahăr
Gust dulce pronunţat
de lapte pasteurizat,
fără gust şi miros
străin. Se permite să
manifeste puţin gust
de lapte.
Omogenă în toată
masa, normal – vîscosă
(laptele concentrat uşor
alunecă de pe spatulă).
Se permite o
consistenţă făinoasă,
un sediment mic de
lactoză la fundul tarei
şi puţin spumoasă de
aer bătut.
Alb cu o uşoară
nuanţă gălbuie
sau o uşoară
aparenţă de
albastru, uniform
în toată masa. Se
permite o nuanţă
puţin brună.
Lapte integral
concentrat cu zahăr
Gust dulce, curat
pronunţat de lapte
pasteurizat, fără gust
şi miros străin. Se
permite un gust uşor
de furaj.
Omogenă în toată
masa, fără a simţi
organoleptic cristalele
de zaharoză de lapte.
Se permite o
consistenţă făinoasă,
un sediment mic de
lactoză la fundul tarei
la păstrare.
Alb cu o nuanţă
gălbuie uniform
în toată masa.
39
Lapte concentrat
sterilizat în borcani
Curat cu gust potrivit
de dulce – sărat,
caracteristic laptelui
înăbuşit, fără gust şi
miros străin.
Omogen,
corespunzător smîntînii
dulce lichide. Se
permite un sediment
uşor pe pereţii interiori
ai borcanului.
Uniformă,
apropiindu – se
de culoarea
laptelui natural,
sau cu o nuanţă
gălbuie.
Cafea naturală cu
lapte concentrat cu
zahăr
Un gust şi miros
pronunţat de cafea
naturală cu lapte şi
zahăr, fără gust şi
miros străin.
La 15 – 20 °C
omogenă, vîscosă
(produsul uşor alunecă
de pe spatulă).
Notă: produsul cu
consistenţa densă şi de
pastă se îndreaptă la
prelucrare industrială.
Cafeniu - inchis
uniform în toată
masa.
Cacao cu lapte
concentrat cu zahăr
Un gust şi miros de
cacao naturală cu
lapte şi zahăr, fără
gust şi miros străin.
La 20°C omogenă,
vîscoasă. Se permite a
simţi organoleptic
particulele solide
caracteristice de cacao
praf.
De la cafeniu
deschis pînă la
cafeniu, uniform
în toată masa.
40
4.Problemă:Calculaţi cantitatea de lapte concentrat şi zară – concentrat ce
poate fi obţinută la o unitate de industrializare a laptelui, care fabrică zilnic
cîte 1000 kg unt 72,5% grăsime.
1. Pentru a putea afla cantitatea de lapte concentrat degresat şi zară concentrat este
necesar în primul rând de a şti cantitatea de lapte necesară pentru a obţine
cantitatea de smântână necesară la obţinerea a 1000 kg unt cu 72,5 % grăsime.
Astfel conform formulei prin care calculăm cantitatea de smântână necesară
pentru a obţine 1000 kg unt avem:
a)
2108-smântână necesară la fabricarea 1000 kg unt
b) Conform datelor obţinute mai sus este necesar de a calcula cantitatea de
lapte necesară pentru a obţine 2108 kg smântână.
19055 kg -lapte pentru a prepara 2108 kg smântână
19055-2108=16947 kg lapte degresat
41
2108-1000=1108 kg zară ce se va obţine în urma fabricării a 1000 kg unt
Ţinând cont de faptul că laptele concentrat degresat conţine 20% SU iar SUD din
laptele integral este de 8,8, de aici reiese faptul că:
5.2. Reieşind din faptul că zara concentrată are un conţinut de 28-30%SU, iar zara
proaspăt obţinută are un conţinut în SU 9,5, avem:
Răspuns: Cantitatea de lapte concentrat ce se obţine în urma fabricării a 1000 kg
unt 72,5% grăsime este iar de zară
42
CONCLUZII
Produsele lactate concentrate au o importanta economica deosebita deoarece au o
valoare energetică ridicata, capacitaţi bune de pastrare şi reprezintă o modalitate
foarte buna de a conserva laptele .De asemenea in urma conservării şi în
dependenţă de tehnologia de conservare obţinem produse cu gust si aroma foarte
buna ceia ce solicită o mai mare cerere de lapte concentrat pe piaţă totodată va
creste si cererea laptelui ca materie primă totodată laptele concentrat reprezinta o
bogată sursă de proteina uneori fiind administrată in cure de tratare a persoanelor
cu hipodeficiență proteica .
43
BIBLIOGRAFIE
1. Banu, C., Guzun, V., Musteaţă, Gr., Rubţov, S., Vizireanu, C.
Industrealizarea Laptelui. Editura ”Tehnica-Info”, Chişinău, 2001.
2. Guzun, V. Tehnologia laptelui şi a produselor lactate. Editura ”Universitas”,
Chişinău, 1996
ANEXE
44
Diferite sortimente de produse lactat
45
46
Indicii fizico – chimici de bază a conservelor de lapte
Denumirea
produselor
Fracţia
masică de
umeditate
, %, nu
mai mult
Fracţia
masică de
zaharoză,
%, nu mai
puţin
Fracţia
masică de
substanţe
uscate de
lapte, %,
nu mai
puţin
Fracţia
masică de
grăsime, %
Fracţia
masică de
proteină, %,
nu mai puţin
Fracţia
masică de
lactoză, %,
nu mai puţin
Aciditatea,
°T, nu mai
mult
Grupa
purităţii,
nu mai
jos
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Lapte degresat
concentrat cu
zahăr
30 44 26 - - - 60 -
Lapte integral
concentrat cu
zahăr
26,5 43,5 28,0 min. 8,0 - - 48 II
Lapte concentrat
sterilizat în
borcani
- - 25,0 min. 7,5 - - 50 I
Cafea naturală cu
lapte concentrat
cu zahăr 29,0 44,0 - min. 7,0 - - - -
Cacao cu lapte
concentrat cu
zahăr
27,5 43,5 - min. 7,5 - - - -
2