UNIWERSYTET WARMIŃSKO - MAZURSKI W OLSZTYNIE

WYDZIAŁ NAUKI O ŻYWNOŚCI

KATEDRA INŻYNIERII I APARATURY PROCESOWEJ

Kierunek studiów: Inżynieria Chemiczna i Procesowa

Specjalność: Inżynieria przetwórstwa żywności

Projekt techniczno - technologiczny zakładu produkcji

sera ,,Gouda'', masła i maślanki

Projekt wykonany przez

Olsztyn 2011

Celem Naszej pracy było stworzenie projektu techniczno-technologicznego zakładu produkcji sera ,,Gouda'', masła i maślanki. Projekt to inaczej koncepcja programowo przestrzenna pokazująca układ pomieszczeń, ich wzajemne powiązania funkcjonalno-użytkowe oraz wyposażenie.

Zakład funkcjonuje w systemie dwuzmianowym: I zmiana od godziny 6 do 14, II zmiana od 14 do 22.Zakład przerabia dziennie ok. 130 000 litrów mleka surowego na 5,7 ton sera oraz 5 ton masła. Mleko surowe w dniu przyjęcia jest pasteryzowane i przechowywane, a dnia następnego przerabiane.

1. Charakterystyka przebiegu procesu technologicznego sera ,,Gouda''.

Opis produktu : Ser Gouda jest to sery półtwardy, o twardej i suchej skórce, elastycznym miąższu, z rzadko występującymi, owalnymi lub okrągłymi oczkami. Ser ten charakteryzują się delikatnym smakiem i zapachem. Zazwyczaj ma kształt płaskiego cylindra o średnicy 30-35 cm, wysokości

11-12 cm i masie 8-12 kg.

SUROWIEC:

Mleko znormalizowane poddane procesowi pasteryzacji w temp. 72-75 ⁰C/ 15 s

DODATKI:

Wprowadzenie takich dodatków jak: farby serowarskie, chlorek wapnia, saletra wprowadzone są do mleka o temp. 29-32⁰C. Można też wprowadzić zakwas i preparaty enzymatyczne.

Ilość zakwasu mieści się w granicach 0,8-1,5% w stosunku do ilości mleka przerobowego, jeżeli zakwas czystych kultur mleczarskich dodawany jest w formie zakwasu roboczego przygotowanego na mleku odtłuszczonym.

OBRÓBKA SKRZEPU I GĘSTWY:

Po otrzymaniu odpowiedniego skrzepu przechodzi się do procesu krajania , tak by uzyskać ziarna o średnicy 3-6 mm. Proces powinien rozpocząć się powolnym ruchem krajaczy, by zapobiec powstawaniu pyłów i strat wydatków sera.

Czas powinien wynosić 10-15 min, uzyskana gęstwy miesza się przez 5-10 min do uzyskania odpowiedniej elastyczności przez ziarno. Pod koniec procesu kwasowość serwatki powinna wynosic 4,5-5,0 ⁰ SH i pH 6,55-6,60.

Kolejnym procesem jest osadzenie ziarna na dnie wanny i tu następuje odczerpanie serwatki w ilości 30-40% mleka przerobowego. Proces ten nie powinien trwać więcej niż 10 min.

Pozostałą gęstwę miesza się przez 5 min i dodaje wody technologicznej o temperaturze 32⁰C w ilości 25-40% objętości gęstwy serowej pozostałej po odczerpaniu serwatki. Kwasowość serwatki po tym procesie powinna wynosić 3,2-4,0⁰SH, a wartość pH wzrasta do około 6,62.

Dogrzewanie prowadzi się do temperatury 36-38⁰C, następnie ziarno dosusza się w celu otrzymania odpowiedniej zawartości wody. Czas trwania dosuszania wynosi 15-20 min, aż do osiągnięcia przez serwatkę wartości pH 6,5 i 0,5-1,0⁰SH.

WSTĘPNE PRASOWANIE:

Może być przeprowadzony w wannach -prasach lub kolumnach typu Caso-Matic. Proces musi być przeprowadzony pod lustrem serwatki. Nacisk stosowany to 10 N/kg sera w czasie 20-30 min .Wartość pH masy serowej po tym procesie powinna wynosić 6,0.

FORMOWANIE I PRASOWANIE ZASADNICZE:

Po odczerpaniu serwatki przeprowadza się krojenie i wkładanie surowca do odpowiednich form, po czym przystępuje się do prasowania zasadniczego. Trwa on około 5h, a w końcowej fazie nacisk wynosi 200 N/kg sera. Po tym procesie wartość pH kształtuję się w granicach 5,60-5,80.

SOLENIE:

Sery soli się w zależności od ich wielkości w czasie od 24h do 4 dni. Temperatur solanki powinna wynosić 12-14⁰C, pH 5,15-5,30, natomiast stężenie 18-22%.

DOJRZEWANIE:

Dojrzewalnie o temperaturze 12-14⁰C i wilgotności względnej powietrza 85-90 %.

Są to sery pełnotłuste:

- zawartość tłuszczu 45%

-zawartość wody 43%

2. Schemat blokowy procesu produkcyjnego sera ,,Gouda''

Skrzep podpuszczkowy

3. Charakterystyka przebiegu procesu technologicznego masła.

Opis produktu: Masło jest produktem typowo tłuszczowym, otrzymywanym przez zmaślanie wydzielonej z mleka śmietanki lub śmietany (śmietanka poddawana procesowi fermentacji).Masło zawiera 82% tłuszczu, 16 % wody i 2% suchej masy beztłuszczowej(laktoza, biało, sole mineralne).

Masło to układ 3 faz: tłuszczowej, wodnej i gazowej(powietrze). Tłuszcz i woda występują zarówno jako faza rozproszona (kuleczki, kropelki), jak i ciągła.

Śmietanka powstaje z mleka surowego poddanego procesowi pasteryzacji(w 74⁰C przez 15 sekund) ,a następnie odwirowaniu na wirówce odtłuszczającej. Czasowo - temperaturowe warunki pasteryzacji są tak ustalone, że zapewniają zniszczenie bakterii chorobotwórczych oraz redukcję ogólnej liczby drobnoustrojów.

Po pasteryzacji śmietanki w 80⁰C przez 15 sekund następuje chłodzenie śmietanki i jej przetrzymanie w niskiej temperaturze celem krystalizacji tłuszczu. Następnie śmietanka przechodzi proces pasteryzacji i trafia do dwóch tanków dojrzewania fizycznego i biologicznego ,gdzie przebywa przez 24h. Po procesie dojrzewania śmietanka 30% tłoczona jest do oziębiacza, następnie trafia do masielnic i poddawana jest procesowi zmaślania.

Po procesie zmaślania ziarna masła (tłuszczu mlecznego) wraz z maślanką przedostają się do cylindra wygniatającego. Maślanka spływa do dolnej części cylindra, stąd odprowadza się ją na zewnątrz do tanku. Ziarna masła poddaje się procesowi wygniatania. Masło produkowane jest metodą periodyczną w masielnicy dwustożkowej wykonanej ze stali kwasoodpornej.

Po procesie wygniatania następuje proces 3-krotnego płukania. Po tym procesie masło trafia do wózka i transportowane jest do pakowaczki, gdzie następuje formowanie w kostki 0,2 kg i owijanie folią aluminiową(pergaminem) lub pakuje w kartony wyłożone folią PE (masło w bloku 25 kg).

Ostatnimi etapami procesu produkcyjnego są magazynowanie i dystrybucja. Palety przewożone są do magazynu chłodniczego , w którym utrzymuje się temperaturę <+10⁰C. Masło w bloku przechowuje się w różnych temperaturach, w zależności od przewidywanego okres przechowywania(od -18,1^OC do -25^OC).

Z procesem technologicznym nierozerwalnie łączy się proces mycia, bowiem śmietanka/masło w czasie przerobu styka się z naczyniami przewodami i urządzeniami. Na urządzeniach pozostają resztki śmietanki/masła lub jego składniki oraz inne zanieczyszczenia. Pozostałości te stanowią pożywkę dla drobnoustrojów. Dokładne ich usunięcie z aparatury i sprzętu jest podstawowym warunkiem higienicznego przerobu masła. Skuteczność całego zabiegu mycia i dezynfekcji jest okresowo sprawdzana metodą mikrobiologiczną - wymazy z powierzchni urządzeń.

4. Schemat blokowy procesu produkcyjnego masła oraz maślanki.

5. Obliczenia.

1. Rozliczenie programu produkcji.

Program produkcji:

- 5700 kg sera “Gouda”

- 5000 kg masła

- wynikowo: śmietanka i maślanka

Rozliczenie surowca potrzebnego do zaplanowanej produkcji sera dojrzewającego.

• mleko przerobowe zawiera procent tłuszczu 2,75%,

• mleku surowe zawiera procent tłuszczu 4,5 %,

• wydatek 10,5 l mleka przerobowego na 1 kg sera,

Zapotrzebowanie śmietany na masło:

82% * 5000 = 30% * x

x = 13 666, 7 l

Sprawdzenie:

410000 = 409980

L > P

Ilość śmietanki: 13 666 l

Ilość maślanki : 8666,7 l

Zapotrzebowanie mleka surowego na masło:

x 4,5% = 13666 * 30% + y * 0,05%

x= 13666 + y

y= 78310,78 l

x= 91976,78 l

Mleko odtłuszczone: 78310,78 l

Mleko surowe : 91976,78 l

Zużycie mleka przerobowego na planowaną produkcję sera:

Mk= 5700kg * 10,5 l = 59 850 l / mleka kotłowego o zawartości

tłuszczu 2,75%

Zużycie mleka surowego do znormalizowania mleka kotłowego:

59 850 l * 2,75% = x * 4,5% + y * 0,05%

x= 36 313,48 y= 23 536,52 l

Sprawdzenie: 59850* 2,75%= 23 536*0,05% + 36313 * 4,5%

164587,5 = 163467, 3

L > P

Zużycie mleka surowego: 36 313 l

Zużycie mleka odtłuszczonego: 23 536 l

Mleko odtłuszczone:

78310,78 - 23536,52 = 54774,26 l

Pozostałe mleko odtłuszczone: 54 774,26

Całkowite zapotrzebowanie mleka surowego do produkcji 5700 kg sera „Gouda” :

Całkowite zapotrzebowanie mleka surowego:

91976,78 l + 36 313 l = 128 289,78 l

• Wielkość powierzchni magazynowej.

- powierzchnia palety 0,96 m²

- powierzchnia manipulacyjna powinna zajmować 30 % powierzchni zajmowanej

• Powierzchnia magazynowa potrzebna do magazynowania dziennej produkcji sera

- wymiary sera „ Gouda” 100x200x300

- powierzchnia jednego sera zajmuje 0,06 m²

- na jednej warstwie mieści się 16 serów: 0,96 m² / 0,06 m² = 16

- jedna warstwa waży: 16 * 6,5 kg = 104 kg

- maksymalnie na jednej palecie znajduje się ok. 7 warstw

-jedna paleta waży 728 kg

- w magazynie powinna być miejsce przeznaczone dla 8 palet

- wraz z powierzchnią manipulacyjną dla dziennej produkcji magazynującej powinno być przeznaczone 10 m²

• Powierzchnia magazynowa potrzebna do magazynowania dziennej produkcji maślanki

- maślanka pakowana jest w 1 l kartoniki

- w jednym kartonie znajduję się 10 sztuk

-na pojedynczej warstwie znajduję się 150 sztuk

- każda paleta posiada 5 warstwy, czyli 750 sztuk

-do zmagazynowania dziennej produkcji maślanki potrzebne jest 12 palet.

- wraz z powierzchnia manipulacyjną potrzebne jest 15 m²

• Powierzchnia potrzebna do magazynowania dziennej produkcji masła

- masło pakowane jest w kostki o wymiarach 30x50x100

- jeden karton zajmuje zawiera 0,0625 m²

- na jednej warstwie mieści się 15 kartonów, o łącznej masie 375 kg

- jedna paleta zawiera dwie warstwy, czyli 30 kartonów po 750 kg

- potrzebne miejsce to 10 m²

Minimalna powierzchnia magazynowa wynosi 45 m² .

• Powierzchnia dojrzewalni sera ,,Gouda''

15 sztuk o wymiarach 100x200x300 ,mieści się na jedną półkę kontenerową. Jeden kontener posiada 6 półek, które mieszczą 90 sztuk sera. Dzienna produkcja obejmuje 877 sztuk sera. Co wynikowo daje nam 10 kontenerów dojrzewania sera na jeden dzień produkcyjny i powierzchnię dojrzewalni 25 m². Jeden kontener ma wymiary 750x1750x1300 ,co nam daje ponad 1,3 m² . Odległość między kontenerami dzieli przestrzeń 0,5m , przestrzeń oddzielająca rzędy kontenerów 2,0 m. Kontenery w dojrzewalni ustawione są kondygnacyjnie(jeden nad drugim). Dojrzewanie sera ,,Gouda'' wynosi ok.30 dni. Mnożąc dzienną powierzchnię dojrzewalni i ilość dni w ciągu produkcyjnym otrzymujemy 750 m² .

• Obliczenie długości przetrzymywacza w aparatowni.

• w pasteryzacji mleka

wzór na obliczenie długości przytrzymywacza:


,gdzie:

L - długość przytrzymywacza[m]
τ- czas przetrzymywania produktu w temperaturze pasteryzacji mleka surowego 73^oC [s] - 15 s

U- natężenie przepływu [m³/s] - 10 m³/h = 0,00278 m³/s

π- 3,14

d-średnica rury przytrzymywacza - φ 65 mm = φ0,065 m




Każdy poziom przetrzymywacza ma długość 1530 mm (ok. 1,5 m)

Przetrzymywacz do mleka surowego z przeprowadzonych obliczeń składa się z 9 poziomów rur o φ 65 mm.

2. w pasteryzacji śmietanki 30%

wzór na obliczenie długości przytrzymywacza




,gdzie:

L - długość przytrzymywacza[m]
τ- czas przetrzymywania produktu w temperaturze pasteryzacji śmietanki 30% : 80^oC [s] - 15 s

U- natężenie przepływu [m³/s] - 5 m³/h = 0,00139 m³/s

π- 3,14

d-średnica rury przytrzymywacza - φ 65 mm = φ0,065 m




Każdy poziom przetrzymywacza ma długość 1530 mm (ok. 1,5 m)

Przetrzymywacz do mleka surowego z przeprowadzonych obliczeń składa się z 4 poziomów rur o φ 65 mm.

• Obliczenie serwatki , gęstwy serowej oraz zapotrzebowania na wodę technologiczną w produkcji sera oraz 3-krotnego płukania masła.

• Z proporcji obliczamy ilość powstałej serwatki:

100% - 59 850 l mleka przerobowego

35% - x l serwatki

x= 20 947,5 l serwatki

• Z proporcji obliczamy ilość gęstwy serowej:

59 850 l - 20 947,5 l = 38 902,5 l gęstwy serowej

• Zapotrzebowanie na wodę technologiczną podczas produkcji sera:

Z procesu technologicznego wynika, że woda technologiczna stanowi 25 - 40% ilości gęstwy serowej.

Z proporcji obliczamy ilość wody technologicznej:

100% - 38 902,5 l gęstwy serowej

30% - x l wody technologicznej

x=11 670,8 l wody technologicznej

• Zapotrzebowanie na wodę technologiczną podczas produkcji masła:

1. płukanie: 10% wody technologiczne w stosunku do ilości śmietany poddanej zmaślaniu

= 346,5 l wody technologicznej

2. płukanie: ilość wody technologicznej odpowiada tej samej objętości odpuszczanej maślanki =2198 l wody technologicznej

3. płukanie: ilość wody technologicznej odpowiada tej samej objętości odpuszczanej maślanki = 2198 l wody technologicznej

x=4 741,5 l wody technologicznej na jedną masielnicę, na 4 cykle 18 800 l wody technologicznej

Całkowite dzienne zapotrzebowanie wody technologicznej ok.30 000 l wody technologicznej

• Obliczenie ilości zakwasu serowarskiego.

Ilość zakwasu mieści się w granicach od 0,8% do 1,5% w stosunku do ilości mleka przerobowego.

63 957,92 l mleka przerobowego - 100%

x l zakwasu serowarskiego- 1%

x= 639,6 l zakwasu serowarskiego

6. Zestawienie wyposażenia technologicznego.

7. Harmonogram pracy maszyn i urządzeń technologicznych.

8. Harmonogram zużycia czynników energetycznych.

9. Rzut rozmieszczenia pomieszczeń produkcyjnych i pomocniczych z uwzględnieniem wytycznych w zakresie HACCP.

10. Rzut płaski instalacji technologicznych i instalacji mycia.

3

Chłodzenie

Mleko surowe

Wstępne składanie

Pasteryzacja 73⁰C/15s

Normalizacja

Wstępne dojrzewanie 30⁰C

Farba ,chlorek wapnia

Podpuszczka

Zaprawianie mleka podpuszczką

Solenie 24h Edamski-4 dni Gouda (solanka 22%) pH 5,15-5,3

Formowanie i prasowanie właściwe

Nacisk 200N/kg pH 5,60-5,80

Wstępne prasowanie nacisk 10N/kg 20-30 min

Dogrzewanie 5min 36-38⁰C

Serwatka 4,5-5,0⁰SH

pH 6,55-6,60

Obróbka ziarna

Krajanie 10-15 min

3-6 mm

Osuszanie 5-10min

Osadzanie ziarna

Serwatka 30-40% mleka przerobowego

Płukanie ziarna

Dodatek wody technologicznej 32⁰C 25-40%

Dosuszanie 15-20min

serwatka

Dojrzewanie

12-14⁰C, wilgotność 85-90 %

12 tygodni

---