tehnologia de fabricare a produselor lactate concentrate

73
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 AN Tema:Tehnologia de fabricare a produselor lactate concentrate

Upload: valery-reuoi

Post on 08-Aug-2015

709 views

Category:

Documents


10 download

TRANSCRIPT

Page 1: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 2: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 3: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 4: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 5: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 6: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 7: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 8: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 9: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 10: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 11: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 12: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 13: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 14: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 15: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 16: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 17: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 18: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 19: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 20: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

* 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

Page 21: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

• 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

Page 22: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 23: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

• 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

Page 24: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 25: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 26: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 27: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 28: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 29: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 30: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 31: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 32: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 33: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 34: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

• 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

Page 35: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

* 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

Page 36: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

• 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

Page 37: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 38: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 39: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 40: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 41: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 42: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 43: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 44: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 45: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

Diferite sortimente de produse lactat

45

Page 46: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

46

Page 47: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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

Page 48: Tehnologia de Fabricare a Produselor Lactate Concentrate

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