POLITECHNIKA
BIAŁOSTOCKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY

Technika cieplna i maszyny przemysłu spożywczego

Temat: Projekt linii technologicznej do produkcji mleka pasteryzowanego o zawartości tłuszczu 3,5% i wydajności 20000 opakowań/h

BIAŁYSTOK 2010

1. Wstęp

Znaczenie mleka w odżywianiu człowieka zauważyli już starożytni, którzy rozpoczęli jego pozyskiwanie od udomowionych pierwszych zwierząt gospodarskich. Dostrzeżono zależność pomiędzy rozwojem małego ssaka a mlekiem matki które zjada. Każdy z nas je mleko matki swojej zaraz po urodzeniu. W mleku zawarte są łatwo przyswajalne i wysokowartościowe składniki pokarmowe takie jak: białka, tłuszcze, sole wapnia, sole fosforu, witamina A i witaminy z grupy B.

Mleko pochodzi od różnych zwierząt hodowlanych. W produkcji światowej na mleko krowie przypada ponad 90% produkcji. W mniejszych ilościach jest otrzymywane mleko bawole, mleko kozie i owcze. W Polsce produkuje się głównie mleko krowie i w znacznie mniejszej ilości mleko kozie oraz owcze (głównie do produkcji serów).

2. Cel i zakres pracy

Celem pracy jest zaprojektowanie linii do produkcji mleka 3.5% o wydajności 20 000 l/h

3. Proces produkcyjny

3.1 Charakterystyka surowca, materiałów pomocniczych.

Mleko jest to płynna wydzielina wyspecjalizowanego gruczołu ssaków. Jest ono wytwarzane i wydzielane przez gruczoł sutkowy w okresie poporodowym, po czym w ciągu pierwszych dni produkuje on siarę o składzie i właściwościach różnych od mleka. W skład mleka wchodzi 80 - 90% wody i 10 - 20% (u krów zwykle 12 - 13%) suchej masy, która składa się głównie z tłuszczu, białek cukru mlekowego (laktozy) i soli mineralnych. Zawartość tłuszczu w mleku krowim tzw. pełnym wynosi przeciętnie 3,4%, białka 3,2%, laktozy 4,6%
Około 98% wszystkich tłuszczowców mleka stanowią glicerydy kwasów tłuszczowych, pozostałe to wolne kwasy tłuszczowe, fosfolipidy i sterole (w tym cholesterol). Niewielką ilościowo pozycję stanowią karotenoidy i witaminy rozpuszczalne w tłuszczach.
Białka stanowią ok. 94% całości substancji azotowych mleka (tzw. Azotu ogólnego). Głównym białkiem jest kazeina, a ponadto rozróżnia się białka serwatkowe, czyli albuminy, globuliny, proteozy i peptony.

Dla fizjologii organizmu duże znaczenie ma alkaliczny odczyn popiołu mleka co pozwala regulować kwasotę organizmu. Wartość energetyczna mleka waha się pomiędzy - 2900 kJ/kg (500 - 700 kcal/kg). Nie jest to dużo w porównaniu z tak dużą dawką białek jakie dostarcza nam mleko. Te białka zawarte w mleku stanowią w dużym stopniu o jego łatwości w przyswajaniu przez organizm. Białka te maja korzystny układ aminokwasów i są w dużym stopniu przyswajane a więc mogą posłużyć jako budulec w naszym ciele. W mleku jest też drugi ważny składnik czyli tłuszcz. Stanowi on zasób energetyczny dla naszego organizmu (1 g tłuszczu dostarcza około 37,7 kJ, co równa się 9 kcal). Tłuszcz zawarty w mleku ma swoje specyficzne cechy ułatwiające jego trawienie i sprawiający, że nadaje się ono szczególnie dla pewnych grup osób. W tłuszczu tym ważna jest różnorodność kwasów tłuszczowych zarówno tych nasyconych jak i nienasyconych. Kwasy te są przeważnie krótko łańcuchowe co wpływa na ich szybki utlenianie i korzystnie działa na odciążenie wątroby w procesie ich rozbijania. Jednocześnie mleko ma niską zawartość złego cholesterolu. Ogólnie tłuszcz zawarty w mleku jest więc lekkostrawny a więc doskonale nadaje się dla osób mających problemy z układem enzymatycznym w obrębie układu trawiennego. Laktoza to główny cukier zawarty w mleku. Jest ona wchłaniana przez układ pokarmowy po uprzednim rozłożeniu jej do cukrów prostych czyli glukozy i galaktozy. Dzieje się to przy współudziale enzymu wytwarzanego przez układ pokarmowy (jelito cienkie) nazwanego galaktozydazą. Nie jest on jednak wytwarzany cały czas a jedynie pod wpływem laktozy dlatego tez u niektórych osób spożywających mleko rzadko może jago wydzielanie słabnąć lub nawet ustać. Wówczas wypicie mleka wywołuje zaburzenia jelitowe czyli osoba ta wykazuje nietolerancję laktozy. Może ona mieć również charakter dziedziczny. Sposobem na redukcję nietolerancji jest picie sfermentowanych produktów mlecznych w postaci kefiru i maślanki. Jeśli chodzi o sole mineralne to największe znaczenie mają wapń, fosfor i potas. A z witamin w mleku znajdziemy A, D, E, i K, a także rozpuszczalne w wodzie: z grupy B, C i H. Sporządzono dla celów dzienne optima spożycia mleka dla grup wiekowych i zajęć, która wygląda następująco:

Dzieci

Wiek Ilość mleka (g)

1-3 500

4-6 500

7-9 500

10-12 550

13-15 550

16-20 550

Chłopcy w wieku 13-15 500

16-20 500

Kobiety:

-praca siedząca 350

-praca fizyczna 400

-praca fizyczna ciężka 800

-ciężarne 900

-karmiące 350

Mężczyźni:

-praca siedząca 350

-praca fizyczna 350

-praca fizyczna ciężka 400

-praca fizyczna b. ciężka 300

-osoby w wieku ponad 60 lat 500

Z zestawienia wynika, że prawda jest większe zapotrzebowanie młodego rozwijającego się organizmu w mleko niż u osoby dorosłej. Dorośli powinni wypijać dziennie 1 do 1,5 szklanki mleka a dzieci dwie. Dzieciom potrzebne są zawarte w mleku białka i wapń do budowy tkanek i wzmacniania kośćca. W wieku dojrzałym zawarte w nim składniki służą odbudowie i regeneracji zniszczonych tkanek. Największe zapotrzebowanie na mleko występuje u kobiet ciężarnych kiedy to wynosi ono aż 900 mililitrów dziennie co związane jest z zaopatrywaniem w składniki dwóch organizmów.

Mleczne napoje fermentowane, niefermentowane, śmietanka i śmietana

Napoje mleczne fermentowane są produkowane z mleka normalizowanego lub odtłuszczonego, pasteryzowanego, poddanego fermentacji mlekowej wywołanej przez swoiste drobnoustroje, z dodatkami smakowymi lub bez dodatków. Fermentacja mlekowa jest procesem, w którym pod wpływem działania bakterii występujących w mleku lub celowo do niego wprowadzonych, powstaje pewna ilość kwasu mlekowego (0,6 - 2%), będącego czynnikiem konserwującym. Podwyższona kwasowość (pH ok. 4,0) uniemożliwia bowiem rozwój bakterii gnilnych i psucie się mleka. Środowisko kwaśne nie hamuje jednak rozwoju pleśni i drożdży, które po dłuższym przetrzymywaniu ukwaszonych produktów mlecznych (szczególnie przy dostępie tlenu) w temperaturze pokojowej, mogą powodować zepsucie mleka.

Mleko spożywcze

Mleko spożywcze to mleko przeznaczone do bezpośredniej konsumpcji przez ludzi. Ze względu na jakość i trwałość mleka oraz związany z tym stopień jego przetworzenia, mleko spożywcze można podzielić na pasteryzowane i sterylizowane. Przygotowywaniem mleka spożywczego zajmują się zakłady mleczarskie, do których dostarcza się je najczęściej cysternami samochodowymi.
Do najbardziej znanych mlecznych napojów fermentowanych należą: jogurt, kefir, mleko zsiadłe, maślanka, laktorol, szampan mleczny i inne. Na rynku polskim najczęściej spotyka się :kefir, jogurt, mleko jogurtowe, maślankę.

Jogurt jest napojem uzyskanym w wyniku fermentacji mleka znormalizowanego, pasteryzowanego i zagęszczonego (przez dodatek mleka w proszku lub odparowanie części wody). Jogurt jest ceniony za walory smakowe i dietetyczne. Produkowane są za równo jogurty naturalne, jak i smakowe, z dodatkiem substancji smakowych: dżemu, aromatu waniliowego, etylowaniliny i innych.

Mleko jogurtowe lub napój jogurtowy pozyskuje się podobnie jak jogurty, jednak bez zagęszczenia - mają wiec konsystencję płynną. Mogą być wytwarzane z dodatkami lub bez dodatków smakowych.

Biogurt nazywany inaczej jogurtem zdeformowanym jest produkowany z dodatkiem pałeczki Lactobacillus acidophilus. Bakterie te występują w przewodzie pokarmowym człowieka, a wprowadzone wraz z rekordem umiejscawiają się w jelicie grubym, hamując rozwój bakterii gnilnych i gazujących. Produkt ten jest łagodniejszy w smaku niż jogurt i nie przekwasza się.
Obecnie w naszym kraju produkuje się wiele odmian napojów fermentowanych, zbliżonych do jogurtu lub biogurtu, m.in. jogurty z dodatkiem bakterii z rodzaju Bifidobacterium, która występuje naturalnie w przewodzie pokarmowym dzieci, zwłaszcza w okresie niemowlęcym.

Kefir jest napojem otrzymywanym z mleka normalizowanego lub odtłuszczonego, pasteryzowanego, poddanego fermentacji alkoholowo-kwasowej przez dodanie zakwasu uzyskanego z grzybków kefirowych lub szczepionek czystych kultur. Grzybki kefirowe stanowią symbiotyczny układ paciorkowców mlekowych, pałeczek mlekowych i drożdży. Kefir zawiera ok. 1% kwasu mlekowego, znaczne ilości dwutlenku węgla oraz 0,1 - 0,8% alkoholu etylowego.

Maślanka spożywcza jest napojem uzyskiwanym przy wyrobie masła ze śmietany pasteryzowanej, ukwaszonej zakwasem z czystych kultur maślarskich, bez dodatku wody, z ewentualnym dodatkiem śmietany. Z maślanki są wyważane różne napoje sakowe.
Niefermentowane napoje mleczne są produkowane z mleka normalizowanego lub odtłuszczonego, pasteryzowanego, z dodatkiem cukru oraz z dodatkami smakowymi i zapachowymi, np. kawy, kakao, syropów owocowych. Wyroby te noszą najczęściej nazwę: mleko smakowe czekoladowe lub owocowe itp.

Śmietanka jest to produkt o zwiększonej zawartości tłuszczu, uzyskany w wyniku wirowania mleka, poddany następnie homogenizacji i pasteryzacji. Pasteryzacje śmietanki przeprowadza się w temperaturze 93 - 95oC sposobem momentalnym lub w temperaturze 85oC w czasie kilkunastu sekund. Wytwarzane są następujące rodzaje śmietanki:

- niskotłuszczowa - o zawartości 9% i 12% tłuszczu
- tłusta - o zawartości 18% i 20% tłuszczu
- kremowa - o zawartości 30% tłuszczu
- tortowa - o zawartości 36% tłuszczu

Śmietana jest produktem uzyskanym w wyniku ukwaszenia śmietanki czystymi kulturami maślarskimi. Rozróżnia się następujące śmietany:

- niskotłuszczowa - o zawartości 9 i 12% tłuszczu
- tłusta - o zawartości 18 i 20% tłuszczu.

Koncentraty mleczne

Produkcja koncentratów mlecznych polega na częściowym lub całkowitym usunięciu wody z mleka, przy jednoczesnym utrzymaniu jego wartości odżywczych i smakowych. Zależnie od stopnia usunięcia wody, otrzymuje się mleko zagęszczone lub mleko w proszku.
Mleko zagęszczone jest produktem otrzymywanym przez częściowe odparowanie wody
Mleko w proszku uzyskuje się w procesie dwustopniowego usuwania wody: przez zagęszczenie, a następnie suszenie. Dobrze wysuszony proszek mleczny powinien zawierać nie więcej niż 2,5 - 3,0% wody. Wyższa zawartość wody sprzyja powstawaniu wad: obniżaniu się rozpuszczalności i wartości biologicznej mleka w proszku.
Produkuje się mleko w proszku pełne (o zawartości wody nie więcej niż 4% i tłuszczu nie mniej niż 25%) oraz mleko w proszku otłuszczone (o zawartości wody nie więcej niż 5% i tłuszczu nie więcej niż 1,5%). Proszek mleczny przechowywany właściwie i niezbyt długo, pod względem wartości odżywczej nie ustępuje mleku sterylizowanemu.
Mleko instant jest to proszek mleczny łatwo rozpuszczający się w wodzie. Dzięki tej właściwości produkt ten ma wszechstronne zastosowanie, zarówno w gospodarstwie domowym, gastronomii, jak i przemyśle spożywczym.
Śmietanka w proszku jest przykładem suszonego produktu mlecznego. Typu instant. Produkuje się ja z naturalnej śmietanki z dodatkiem białek mleka, syropu skrobiowego, lecytyny i regulatora kwasowości.

Sery

Sery są produktem mlecznym uzyskanym z mleka pełnego, odtłuszczonego lub ich mieszaniny. Produkuje się głównie z mleka krowiego, rzadziej z mleka owczego i koziego. U podstaw wyrobu serów leży otrzymywanie i odpowiednia, mechaniczno - termiczna obróbka skrzepu mleka. Skrzep powstaje z głównego białego mleka - kazeiny, która koaguluje pod wpływem działania:
- podpuszczki - preparatu enzymatycznego (sery podpuszczkowe)
- zakwaszania do pH odpowiadającego wartości jej punktu izoelektrycznego (sery twarogowe)
- w wyniku działania obydwu tych czynników łącznie (np. twarożki homogenizowane)
Sery podpuszczkowe i twarogowe mogą być poddawane dojrzewaniu lub przeznaczone do spożycia bez dojrzewania.
Sery podpuszczkowe uzyskiwane z mleka poddanego krzepnięciu pod wpływem podpuszczki dzieli się na sery twarde, zawierające mniej niż 50% wody i sery miękkie o zawartości powyżej 50% wody.
Oddzielną grupę wśród serów podpuszczkowych stanowią sery solankowe zawierające większą ilość soli. Otrzymuje się je dzięki dojrzewaniu w zalewie solankowej. Produkowane są z mleka owczego, krowiego lub mieszanego.
Twarogi są wyrabiane z mleka o znormalizowanej zawartości tłuszczu i z mleka odtłuszczonego, ukwaszonego z dodatkiem podpuszczki lub bez jej dodatku, przy czym pierwszy nosi nazwę twarogu kwasowo - podpuszczkowego, drugi - twarogu kwasowego. Twarogi są stosowane do bezpośredniego spożycia lub do dalszego przerobu.
Do produkcji serów kwasowo - podpuszczkowych używa się zarówno kultur kwaszących, jak i podpuszczki. Przykładem tego typu sera jest twarożek homogenizowany
Sery topione otrzymuje się w procesie stopnienia rozdrobnionej masy serowej z dodatkiem 2 - 4% topnika, np. soli fosforanowych i cytrynianu sodu. Noszą one najczęściej nazwę tego sera, który stanowi co najmniej 80% mieszanki poddawanej topnieniu.

Desery mleczne

Obecnie w Polsce produkuje się różnorodne desery mleczne. Technologie ich wytwarzania są opracowywane najczęściej w poszczególnych zakładach mleczarskich. Ogólnie desery mleczne można podzielić na:
· Desery mleczne nie ubijane (pudding, galaretki mleczne, desery twarożkowe)
· Desery mleczne ubijane (mus, koktajle, lody, kremy owocowe)
· Ubijane kremy dekoracyjne, mrożone i oziębione desery typu instant
Desery typu pudding są wytwarzane z mleka, śmietanki, cukru z dodatkiem żelatyny i substancji emulgujących. Zastosowane dodatki smakowe: kakao, wanilia czy proszek owocowy decydują o charakterze wyrobu gotowego. Przykładem mogą być desery „Kubuś”, „Smakołyk”.
Desery jogurtowe wytwarza się podobnie jak jogurty, z tym, ze w celu nadania im odpowiedniej konsystencji stosuje się substancje zagęszczające, np. skrobie. Przykładem tego deseru jest produkt po nazwie „Deser jogurtowy Tojo”.
Koktajle mleczne wytwarza się zwykle z mleka UHT, z dodatkiem owoców lub kakao.
Desery twarogowe produkuje się z serków twarogowych termizowanych z różnymi dodatkami (cukier, żelatyna spożywcza, dodatki smakowe, najczęściej owocowe lub kawa i kakao). Proces technologiczny tych deserów polega na wymieszaniu twarogu z dodatkami, rozlaniu do opakowań jednostkowych i pozostawieniu do stężenia masy.
Lody są produktem otrzymywanym przez zamrożenie pasteryzowanej i schłodzonej (ewentualnie homogenizowanej) płynnej mieszanki, w której skład mogą wchodzić: mleko spożywcze zagęszczone, śmietanka, cukier, jaja, owoce, przyprawy smakowo-aromatyczne, np. kawa, kakao. W zależności od rodzaju użytego tłuszczu rozróżnia się:
· Lody wyprodukowane z tłuszcz i białka mlecznego (kremowe, śmietankowe, mleczne)
· Lody wyprodukowane z tłuszczu roślinnego, zastępujące częściowo lub w całości tłuszcz mleczny (deserowe, wyborowe)
· Lody owocowe, nie zawierające dodatku tłuszczu i białka, wyprodukowane z przecierów i soków owocowych.

3.2 Opis procesu technologicznego:

Odbiór, schładzanie i magazynowanie wstępne mleka

Dostawa mleka do zakładu najintensywniej odbywa się w godzinach rannych i przedpołudniowych. Konieczne jest więc przechowywanie mleka, jeżeli nie może ono być natychmiast przerobione.

Mleko surowe jest bardzo nietrwałe. Najbardziej niekorzystne zmiany w przechowywanym mleku są powodowane przez rozwijające się w nim drobnoustroje. Stąd podstawowym zabiegiem, mającym na celu zachowanie mleka wstanie świeżym i jak najmniej zmienionym, jest jego jak najszybsze oziębienie do temp. 2Ⴘ4°C i przechowywanie w stanie oziębionym. Szybkie schładzanie mleka w warunkach przemysłowych przeprowadza się w płytowych wymiennikach ciepła, które, przy zastosowaniu wody lodowej, jako pośredniczącego czynnika oziębiającego, pozwala schłodzić kilkadziesiąt tysięcy litrów mleka wciągu godziny.  

W linii technologicznej schładzania mleka nie zaleca się stosowania wirówki czyszczącej, gdyż czyszczenie mleka nie ogrzewanego daje niezadawalający efekt; pod wpływem wysokich przyspieszeń odśrodkowych następuje rozbijanie skupień bakterii, co ułatwia i przyspiesza ich rozwój.  

Schłodzone mleko jest magazynowane w zbiornikach lub tankach. W zakładach, przerabiających 40Ⴘ60 tys. l mleka dziennie, stosuje się zwykle tanki pojemności 10 lub 20 tys. l i sytuuje się je wewnątrz zakładu. Przy dziennym przerobie ponad 60 tys. l , schłodzone mleko może być przechowywane w tankach-silosach pojemności 40 ÷ 100 tys. 1 i więcej, umieszczonych na zewnątrz budynku produkcyjnego.  

Czas przechowywania mleka schłodzonego do temp. poniżej 5ႰC nie powinien być zbyt długi, gdyż nawet taka temperatura nie chroni całkowicie mleka przed niekorzystnymi jego zmianami. W mleku schłodzonym mogą rozwijać się bakterie psychrotrofowe, działają enzymy rodzime mleka i wprowadzone z drobnoustrojami oraz zachodzą niekorzystne zmiany chemiczne, wywołane głównie procesem utleniania.

Dopuszczenie mleka do obrotu odbywa się na podstawie polskiej normy PN-81/A-86002. W normie tej określone są sytuacje w których mleko nie może zostać przyjęte i czego nie można z mlekiem robić przed sprzedażą. Są to bardzo ważne kwestie i zawierają: w zakresie działań z mlekiem, stanu zdrowia krów i zawartości drobnoustrojów. Przed oddaniem mleka nie można do niego dolewać wody, regulować kwasowości a także zbierać wytwarzającej się piany lub innych wytrąceń. W zakresie stanu zdrowia krów chodzi tu między innymi okres leczenia ich antybiotykami co wyklucza mleko do 5 po zaprzestaniu leczenia. W przypadku cielenia się krowy do trzech tygodni przed i sześciu dni po wycieleniu. Należy też badać stan wymion krowy. Mleko od krowy z chorym wymieniem wykazuje w swej strukturze kłączki białka co dyskwalifikuje mleko. Mleko od zdrowej krowy jest czyste i klarowne. Mleko według tej normy dzieli się na dwie kategorie I i II. Mleko w pierwszej klasie spełnia wszystkie wymogi a w przypadku nie spełniania choćby jednej może zostać zakwalifikowane do drugiej. Klasa mleka od jednego gospodarza może być obniżona jednorazowo, czasowo do następnego badania lub okresowo na dwa tygodnie. O przynależności do danej kasy decyduje zawartość drobnoustrojów w mleku, jego temperatura i czas przechowywania. Nie zachodzą w mleku żadne zmiany do 2-3 godzin po wydojeniu jednak później mleko szybko się psuje a tempo tego procesu zależy od temperatury. Dlatego też mleko schładza się do temperatury w której nie rozwijają się drobnoustroje i zatrzymany jest proces kwaśnienia mleka.

Mleko dostarczone do przetwórni zostaje poddane ocenie. Mamy kilka ocen i pierwszą z nich jest ocena przez rzeczoznawcę. Jest to najstarsza metoda szybkiego oceniania mleka i kwalifikowania go do poszczególnej klasy. Zajmuje się tym rzeczoznawca a więc osoba z wieloletnim doświadczeniem w zakresie przetwórstwa mleka. Może on podjąć decyzje o przyznaniu danej klasy mleku lub też zdecydować o jego odrzuceniu. Jego ocena jest pełnowartościowa jeśli podaje on powody swojej decyzji. Zasady pracy rzeczoznawcy są ściśle określone gdyż polega on tylko na swoich zmysłach a liczba próbek poddana ocenie jest ograniczona. Taki rzeczoznawca musi jednorazowo oceniać niewielką partie próbek a w przerwie pomiędzy ocena odpoczywać i dostroić swoje zmysły. Drugi sposobem jest ocenianie komisyjne kiedy to o podjęciu decyzji decyduje zespół fachowców pod przewodnictwem superarbitra. Zespół ten podejmuje ocenę całościowo dlatego ma ona dużą wartość i służy eliminacji błędów podejmowanych indywidualnie. W zespole takim każdy z rzeczoznawców podaje swoją decyzje a ocena jest wypadkowa tych indywidualnych decyzji. Ocena komisyjna ma większą wartość niż indywidualna rzeczoznawcy. W polskim systemie oceny jakości mleka funkcjonuje jeszcze ocena ogólnokrajowa i okręgowa. Są to oceny służące do porównań jakości mleka w poszczególnych obszarach przy zachowaniu jednakowych kryteriach oceniania. W normie określone zostały warunki przeprowadzania oceny jakości mleka. Wymienia się tu między innymi:

• Warunki w miejscu przeprowadzania badania organoleptycznego - pomieszczenie gdzie rzeczoznawca dokonuje oceny musi być odpowiednio zaadaptowane gdyż wymogiem jego prac jest brak lub wyraźne ograniczenie bodźców zakłócających pracę jego zmysłów

• Wielkość pomieszczenia - takie pomieszczenie powinno być wielkościowo dostosowane do ilości wykonywanych pomiarów i zapewnić rzeczoznawcy spokój i zminimalizować stopień zmęczenia

• Przewietrzanie pomieszczenia - ta bardzo istotna kwestia dla prawidłowej oceny jakości mleka mówi, że pomieszczenie takie powinno mieć klimatyzacje umożliwiającą co najmniej trzykrotną wymianę całego powietrza na godzinę. Dodatkowo klimatyzacja ma nie dopuścić do wniknięcia do pomieszczenia zapachów z zewnątrz oraz innych chemikaliów, które zakłócić mogą pracę rzeczoznawcy. Temperatura w takim pomieszczeniu ma zawierać się w przedziale 16 do 18 stopni Celsjusza a różnica w temperaturze pomiędzy początkiem a końcem pomiaru nie może przekraczać 2 stopni. Różnice temperatur wpływają znacząco na odbieranie zmysłów a wilgotność powinna wynosić 70-80% co sprawia, że zapachy są najlepiej odbierane.

• Izolacja dźwiękowa - pomieszczenie do wykonywania pomiarów powinno być zaizolowane dźwiękowo w taki sposób aby hałasy nie zakłócały pracy rzeczoznawcy.

• Ilość światła - dla oceny mleka najważniejsze jest aby ocena mleka odbywała się w względnie stałych warunkach oświetleniowych. Dlatego zalecane jest oświetlenie naturalne a okna powinny być skierowane w kierunku północnym. Dopuszczalne jest stosowanie oświetlenia sztucznego ale dającego jednolite białe światło.

• Wygląd pomieszczenia - dla pracy takiej osoby jak rzeczoznawca najważniejsze jest ograniczenie bodźców zewnętrznych. W przypadku wyglądu pomieszczenia chodzi tu o barwę i zastosowane materiały do wykończenia pomieszczenia. Ściany powinny być pomalowane na kolory stonowane i sprzyjające koncentracji. Zaleca się również wyłożenie ich do wysokości 2 metrów glazurą w kolorach jasnych. Podłoga powinna być odporna na zabrudzenia a wszystkie użyte materiały nie powinny wydzielać intensywnych zapachów.

• Wygląd miejsca pracy - mowa jest tu o tym jak stanowisko pracy rzeczoznawcy ma umożliwić mu dokonanie oceny i opracowanie wyników. Pracownik taki powinien mieć do dyspozycji swój stół. Stół ten powinien być barwy białej i przykryty przeźroczystą płytą szklaną lub pleksiglasową. Jego wymiary powinny nie schodzić poniżej 140cm na 60cm przy wysokości 78 cm. Taki stół jest z trzech stron otoczony ściankami. Na czołowej znajduje się źródło światła skierowane tylko w dół w celu oświetlenia miejsca pracy. Na takim stole powinno być wydzielone miejsce do prowadzenia zapisków i miejsce na próbki. Każdy rzeczoznawca powinien mieć swój stół. Na jego stole znajdują się również pojemnik z owocami, pieczywo i pojemnik z sokiem owocowym. Do płukania jamy ustnej powinna być przygotowana butelka z płynem najczęściej wodą. Dodatkowo powinny być przygotowane zapasowe zlewki a w koszyczku ma znajdować się pocięta lignina przygotowana do użycia. Mają tam być również szpatułki do badania, nóż do krojenia oraz zlewka na odpadki płynne i stałe.

Poprawnie przeprowadzona ocena jakości mleka musi być przeprowadzona szybko i sprawnie. Ponowne wykonanie oceny po upływie kilku godzin może dać zupełnie inne wyniki. Ocena powinna być na tyle sprawna aby szybko skutecznie dokonać poprawnie oceny jakości mleka. Na wygląd mleka podczas badania mają wpływ: higiena doju, warunki przechowywania mleka, transportu mleka, żywienie krów, zanieczyszczenia mechaniczne i chemiczne, zaburzenia fizjologiczne itp. A oto jakie cechy mleka są brane pod uwagę podczas oceny:

1. barwa - mleko dostarczone do oceny powinno cechować się jednolitym kolorem. Powinien być to biały kolor z kremowym odcieniem. Każdy inny kolor sprawia, że mleko nie nadaje się do spożycia. Konsystencja mleka powinna być płynna bez śladów ciągliwości. W nim nie powinny znajdować się żadne zanieczyszczenia mechaniczne widoczne gołym okiem. W dobrym mleku nie powinien tez wytracać się osad widoczny gołym okiem.

2. zapach - ocena zapachu jest dokonywana zaraz po otworzeniu pojemnika z próbką. Mleko zdrowe powinno mieć zapach świeży i naturalny. Dla mleka niższej kategorii dopuszczalny jest zapach lekko oborowy. Nie dopuszczalne jest aby mleko posiadało zapach silnie oborowy, kwaśny, lekko gnilny, zapach lekarstw i gumy. Nie może to być także zapach silnie paszowy i chemiczny.

3. smak - mleko powinno mieć swój naturalny słodkawy smak bez występowania żadnych posmaków.

4. drobnoustroje - szybki rozwój drobnoustrojów w mleku powoduje zmiany we wszystkich cechach sprawdzanego mleka od barwy, przez konsystencje po smak. Dla rzeczoznawcy sygnałem zmian bakteryjnych jest zapach lekko oborowy. W takim mleku bardzo często rozwinęły się bakterie coli mające umiejętność rozkładu laktozy do kwasów (mlekowego czy mrówkowego) a nawet do tak lotnych i zapachowych substancji jak siarkowodór czy związki azotu.

Skład chemiczny mleka może być określony przy zastosowaniu badania laboratoryjnego. Skład typowego mleka przedstawia się następująco:

• Woda- 87,7%

• Sucha substancja- 12,3%

• Tłuszcz- 3,6%

• Kazeina- 2,5%

• Inne białka- 0,4%

• Laktoza- 4,7%

• Popiół- 0,7%

• Inne związki organiczne- 0,2%

W takim mleku jak widać nie jest dużo tłuszczu co dzisiaj dla wielu konsumentów ma znaczenie. W 100 gramach będzie go więc tylko 3,6 grama przy odchyleniach rzędu 2,7%. Nie można ściśle kontrolować poziomu tłuszczy gdyż wpływ na niego mają: wiek krowy, okres laktacji, pora roku, sposób żywienia, pora dojenia, częstotliwość dojenia krów, podawanie leków, warunków hodowlanych i klimatycznych, cech indywidualnych osobnika. Tłuszcz w mleku przyjmuje charakterystyczna formę, którą można określić jako mikroskopijnej wielkości kuleczki. Ich wielkość to pomiędzy ułamkami a kilkoma mikrometrami. Dla uświadomienia sobie ich wielkości i stopnia rozdrobnienia tłuszczy warto podać, że w jednym centymetrze sześciennym jest ich od 2 do 6 miliardów! Liczba kuleczek i ich wielkość są uwarunkowane miedzy innymi rasą krowy. Do szybkich sposobów oznaczania zawartości tłuszczu stosowana jest najczęściej metoda Gerbera. W jej trakcie do mleka dodaje się kwas siarkowy, który rozpuszcza białka i otoczkę kuleczek tłuszczowych. Dodatkowo dodaje się alkohol ułatwiający wytrącanie się tłuszczy. Następnie taką próbkę wiruje się po czym odczytuje się jego zawartość za pomocą skali tłuszczomierza. Największą wartość odżywcza ma mleko surowe gdzie wszystkie składniki znajdują się w naturalnych, pożądanych proporcjach. Na jego wartość ma także postać pod jaką występują w mleku białka, tłuszcze i laktoza. Jeśli chodzi o tłuszcze to pisałem już o mikroskopijnych kuleczkach. Mają one otoczkę fosfolipido-białkową. Tłuszcz tworzy w mleku emulsję. Jeśli chodzi o białka to są one rozpuszczone w fazie wodnej mleka jako koloidy a laktoza tworzy roztwór właściwy. Wszystkie te związki są więc zawarte w mleku jako substancje łatwe do wchłonięcia i przyswojenia. Mleko jako pokarm jest bogatym źródłem substancji odżywczych i energetycznych łatwo przyswajalnych i bardzo potrzebnych młodemu organizmowi jak i dojrzałemu człowiekowi.

W mleku występują trzy rodzaje białek. Dwa z nich t białka proste a jedno złożone. Białkami prostymi są laktoalbumina i laktoglobulina. Białko proste to białko złożone tylko z aminokwasów, których jest około 20. Natomiast białkiem złożonym występującym w mleku jest kazeina. Te dwa białka proste należą do tak zwanych białek serwatkowych. To, że kazeina jest białkiem złożonym oznacza, że w jego skład oprócz aminokwasów wchodzą jeszcze inne związki organiczne. W procesie trawienia białka zawarte w mleku ulegają hydrolizie czyli rozpadowi do aminokwasów. Dzieje się to pod wpływem kwasów, zasad lub enzymów proteolicznych a skrótowy zapis wygląda następująco: białko-> albumowy i peptozy-> polipeptydy-> peptydy-> aminokwasy. W mleku na 3,1% zawartości białek jest 2,5% kazeiny i 0,6%albuminy.

Kazeina jest to najliczniej występujące białko w mleku. Jest to fosfoproteiną czyli białkiem złożonym. Białko to zawiera około 53,5% węgla, 22,14% tlenu, 15,68% azotu, 7,13% wodoru, 0,72% siarki i 0,71% fosforu. Jej postać występujące w mleku to kazeina wapnia czyli jako sól tego związku. Z mleka najłatwiej wytrącić ją kwasami, podpuszczką i solami.

Laktoalbumina jest drugim co do zawartości w mleku białkiem, tym razem białkiem prostym. Jej zawartość w 100 gramach mleka waha się między 0,4 a 0,6 grama. Jest ona źródłem 13% azotu zawartego w mleku. W jej skład nie wchodzi fosfor ale znajduje się tam siarka. Dla lepszego rozpoznawania mówimy o tej albuminie laktoalbumina lub albumina mleka. Łatwo rozpuszcza się ona w mleku.

Laktoza to natomiast cukier złożony występujący w mleku. Ten złożony cukier składa się z glukozy i galaktozy. Co ciekawe nie jest ona naturalnym elementem mleka lecz jej występowanie jest uwarunkowane występowaniem bakterii wywołujących fermentacje mleka. Otrzymuje się ją z serwatki. To właśnie ona jest tak nietrwała i ulega bardzo szybko rozpadowi czyli powoduje kwaśnienie mleka. Jest ona rozkłada na również przez enzym zawarty w układzie pokarmowym każdego ssaka i jego produkcja ustaje z chwilą zaprzestania spożywania mleka.

W celu określenia składu mikrobiologicznego mleka dokonuje się badań mikrobiologicznych. Pozwala to dodatkowo określić jakość mleka i podać ilość drobnoustrojów w jednym centymetrze sześciennym mleka. Mleko znajdujące się w zdrowym gruczole mlekowym powinno być jałowe. Niestety powszechne są dzisiaj sytuacje w których wymiona zwierząt są atakowane przez paciorkowce i gronkowce takie jak: Streptococcus agalactiae, Streptococcus uberis i Streptococcus dysalactiae i gronkowce- Strephylococcus aureus. Mleko przechodzące przez wymię już tam może ulec pierwszemu skażeniu mikrobiologicznemu przez znajdujące się tam często Mikrokoki i Corynobacteriaceae i inne bakterie i paciorkowce, szczególnie z grupy coli. Podczas dojenia pierwsze 1000 mililitrów jest najbardziej zanieczyszczone. Kolejne skażenia są już związane tylko i wyłącznie ze sposobem przechowywania mleka i sposobu jego pozyskania. Dojenie ręczne jest pod tym względem bardzo niehigieniczne. Bakterie znajdują się na ciele zwierzęcia, na dłoniach, na ubraniu, sprzętach i w powietrzu. Wszystkie one w różnym stopniu przedostają się do mleka. Z powietrza dostają się bakterie przetrwalnikowe, bakterie tlenowe i beztlenowe a także różnego rodzaju grzyby. O dziwo liczba bakterii w powietrzu w znacznym stopniu zależy od tego czy zwierze było czyszczone przed udojem co zwiększa ich liczbę w powietrzu. Na sierści zwierząt i ściółce znajdują się kolejne grupy bakterii. Są wśród nich enterokoki i pałeczki beztlenowe. Część z nich stanowi florę układu pokarmowego. Liczne są także bakterie fermentacji mlekowej znajdujące się na ściółce. Dużym źródłem zanieczyszczenia biologicznego mleka są używane do jego przechowywania naczynia. Problemem jest ich mycie i wyjaławianie. Rozwiązaniem zmniejszających zanieczyszczenia z tego źródła jest chromowanie naczyń i ich wyjaławianie parą lub suchym powietrzem. Natomiast niczym szczególnym jest występowanie tych bakterii, które są naturalną mikroflorą czyli takie szczepy jak: Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Streptococcus diacetilactis, Streptococcus citrovorus, Streptococcus thermophilus. W wodzie używanej do przygotowania naczyń mogą znajdować się bakterie psychotropowe z rodzaju Pseudomonas, Alcaligenes, Achromobacter, Flavobacterium. Problemem w okresie zimowym jest podawanie kiszonek i innych pasz fermentacyjnych gdzie znajdują się bakterie fermentacji masłowej. Chodzi tu głównie o bakterie z rodziny Clostridium. W początkowej fazie po udoju liczba bakterii zmniejsza się. Ich rozwój w późniejszym okresie zależy od temperatury mleka. Rozmnażanie się bakterii zależy od temperatury mleka. Szybkie jego schłodzenie do temperatury niskiej pozwala przedłużyć okres uśpienia bakterii. Najlepsze efekty daje zmniejszenie temperatury zaraz po uboju poniżej 10 stopni Celsjusza. Dodatkowo mleko świeże posiada naturalne substancje bakteriobójcze, które znikają podczas gotowania. Z tego powodu mleko gotowane psuje się szybciej. Jednak niska temperatura pozwala zahamować rozwój bakterii tylko na jakiś czas. Później następuje ich rozwój. W zależności od temperatury pojawiają się kolejne szczepy bakterii. Jako pierwsze pojawiają się bakterie gram-ujemne. Następne są pałeczki z rodzaju Proteusz. W przedziale temperatury 10-15 stopni są to paciorkowce, pałeczki z grupy coli, Enterobacter aerogenes oraz heterofermentatywne bakterie fermentacji mlekowej.

Jest kilka metod liczenia zawartości bakterii w mleku i produktach mlecznych. Jedną z nich jest liczenie bakterii na płytkach. Jest to najstarsza technika liczenia i za jej pomocą można było początkowo obliczać tylko ogólną liczbę bakterii. Obecnie w wyniku opracowania dokładniejszych sposobów wytwarzania pożywek można liczyć osobne szczepy. Technika niestety wraz ze swoją prostotą niesie pewne ograniczenia. Chodzi tu głównie o niedokładność pomiaru a także o możliwych dużych odstępstwach w uzyskiwanych wyników. Nawet niewielka zmiana parametrów inkubacji może spowodować duże rozproszenie wyników. Dlatego ważne jest aby wykorzystujący te metodę ściśle przestrzegał instrukcji. W stosowaniu tej metody dużą rolę odgrywają materiały do jej przeprowadzenia. Szkło powinno być sterylizowane przez 30 minut w temperaturze 120 stopni. Następnie takie wyjałowione szkło poddawane jest wysuszaniu w suszarkach w temperaturze 170 stopni przez okres jednej godziny. W standardowych badaniach bakteriologicznych w przemyśle zatwierdzone są dwa podkłady. Agar i Agar z hydrolizowanym białkiem mleka. Drugim sposobem liczenia jest liczenie pod mikroskopem. Ta szybka metoda pozwala w krótkim czasie ocenić optycznie ilość bakterii a także co istotne ich kształtu.

Trzecią już metodą liczenia zawartych w mleku drobnoustrojów jest próba reduktazowa z błękitem metylowym. Jest to metoda pośrednia mówiąca o stosunku między czasem redukcji błękitu metylowego do postaci bezbarwnej a możliwym stężeniem bakterii. Jest ona wykorzystywana w momencie gdy należy przebadać dużą liczbę próbek w krótkim czasie. Stosowana jest do oceny jakości mleka surowego i nie mówi nic o powodach zanieczyszczeń. Metoda polega na dodawaniu do jednego milimetra roztworu błękitu metylowego dziesięciu milimetrów mleka. Następnie przechowuje się je w kąpieli wodnej w temperaturze 37 stopni. W ciągu pięciu minut kąpieli próbka jest obracana trzykrotni i po tym czasie rozpoczyna się oznaczanie barwy. Pierwszy raz po 15 minutach, kolejny raz po upływie godziny i ostatni raz po dwóch godzinach. Na każdej próbce zaznacza się czas redukcji błękitu metylowego do postaci bezbarwnej.

Ostatnią równie popularną przy oznaczaniu jakości mleka jest technika podobna do wyżej opisanej tyle tylko, że jako substancji redukowanej używa się resazuryny. Na jej wykonanie potrzeba trzech godzin.

Polska norma dotycząca warunków skupu i jakości mleka tam przyjmowanego przestała obwiązywać wraz z przystąpieniem Polski do Unii Europejskiej. Normy dotyczące mleka surowego zmieniły się już w 2002 roku. Nowe zasady odnośnie mleka surowego wprowadził odpowiedni minister z dniem 5 lipca 2002 roku (Dz. U. Nr 117 poz.1011 z 25 lipca 2002 r.). W dokumencie tym znajdują się szerokie wymogi związane z produkcją, transportem i przetwarzaniem mleka. Norma określa też jakość mleka przyjmowanego w skupie. Dzisiaj produkcja mleka jest obostrzona i aby produkować mleko dobrej jakości niezbędna jest znajomość przepisów. W nowych przepisach szczególnie zwraca się uwagę na jakość bakteriologiczną mleka. W porównaniu do starej normy nie ma już klas a w stosunku do mleka surowego. Jest tylko jeden standard mleka i cała produkcja z danego gospodarstwa musi je spełniać. Przepisy określają górną granicę zawartości bakterii i komórek somatycznych w jednym milimetrze mleka. Mleko w tym standardzie powinno zwierać nie więcej niż 100.000 drobnoustrojów i 400.000 komórek somatycznych. Jako metody określania wyżej wymienionych standardów przepisy dopuszczają w przypadku drobnoustrojów metodę elektrolityczną a komórki somatyczne mogą być oceniane metodami ilościowymi. Określony został również okres przejściowy dostosowania polskich producentów do tak wysokich norm. Obowiązuje on do 31 grudnia 2006 roku i pozwala aby ilość drobnoustrojów w jednym milimetrze nie przekraczał 400 000 a komórek somatycznych 500 000. Dziś opracowana została nowa norma na podstawie dyrektywy unijnej 92/46/EEC z dnia 16 czerwca 1992 roku.

Dostosowuje ona polskie mleczarstwo do standardów unijnych. Główne zmiany w normie to:

1.Wprowadzono temperaturę, jako kryterium przyjęcia mleka na poziomie 8 stopni Celsjusza

2.Parametry składu (tłuszcz, białko, sucha masa) wyłączono z tabeli wymagań

3.Wprowadzono oznaczanie punktu zamarzania mleka, jako metodę na wykrywanie dodawania do mleka wody

4.Wprowadzono nowe wymagania co do ogólnej liczby drobnoustrojów i komórek somatycznych

5.Zunifikowano i unowocześniono metody badań

6.Wprowadzono 4 klasy jakościowe mleka w zależności od spełnienia określonych wymagań higienicznych, bez uwzględniania parametrów składu: Klasa Ekstra, I, II, III. Od 2000 roku obowiązują 3 klasy mleka, bowiem mleko w klasie III jest nie skupowane.

Nowa norma zabrania skupowania mleka:

• Fałszowanego (w badaniach kriogenicznych sprawdza się temperaturę punktu zamarzania mleka w celu odsiania mleka z dolaną wodą.

• Od zwierząt chorych, leczonych lub z okresu ochronnego działania leku

• Mleka od zwierząt będących przed lub tuż po porodzie

Przyjmowanie mleka do skupu poprzedzone jest ocena następujących kryteriów:

1.Barwa

2.Zapach

3.Temperatura

4.Kwasowość mleka mówiąca o czasie przechowywania i temperaturze jego magazynowania

-kwasowość miareczkowa 6,0 -7,5 SH

-próba alizarolowa-odczyt odpowiadający barwie liliowo czerwonej wg skali barw do próby alizarolowej

-pomiar pH 6,6-6,8

Główny nacisk podczas określania jakości mleka kładzie jednak norma na zawartość drobnoustrojów i komórek somatycznych. Nie może też w mleku znajdować się aflatoksyna M1. zawartość metali określa Rozporządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 8.10.1993 r. i zarządzenie MZiOS z dnia 31.03.1993 r. Zestawienie jeszcze raz wyżej wymienionych norm wygląda następująco:

Cechy mleka Klasa Extra Klasa I Klasa II

Ogólna liczba drobnoustrojów w 1 ml

mniej niż 100000 mniej niż 400000 mniej niż 100000

Obecność komórek somatycznych Liczba w 1 ml

mniej niż 400000 mniej niż 500000 mniej niż 1000000

Obecność antybiotyków i innych substancji chemicznych poprawiających jakość

niedopuszczalna

Dodawanie wody

niedopuszczalne

Punkt zamarzania nie wyższy niż:

-0,5 stopnia C

Gęstość [g/ml], nie mniej niż

1,0280

Wszystkie te obostrzenia weszły w życie już 1 stycznia 2000 roku. Stało się tak na podstawie Rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej z dnia 29 września 1999 r. dokonujące zmian w przepisach odnośni funkcjonowania Polskich Norm (Dziennik Ustaw Nr 88 poz. 989 z 1999r.). ten akt prawny ma tez dodatkowe regulacje określające między innymi zasady skupu mleka wydane i zatwierdzone przez Polski Komitet Normalizacji Uchwałą Nr 4/99 z dnia 9 lutego 1999 roku. Ta nowa norma zastępuje starą normę skupową PN-A-86002 z 1995 roku. Najważniejsze zmiany dotyczą:

• Temperatury skupu określonej na poziomie 8 stopni Celsjusza

• Możliwości skupowania mleka nie codziennie ale pod warunkiem jego przechowywania w temperaturze 6 stopni Celsjusza

• Możliwości skupu mleka nie schładzanego ale nie w okrasie dłuższym niż 2 godziny od udoju i jeśli zostanie ono natychmiast schłodzone

• Nie określania przepisów odnośnie częstotliwości badania mleka i przesunięcia tego w zakres decyzji administracyjnych, których norma nie dotyczy

• Jedynie określony został zakres i częstotliwość badania zawartości drobnoustrojów i komórek somatycznych jako średnia minimalnej częstotliwości przeprowadzania tych badań

• Pozwala to na określanie jakości nie na podstawie jednego badania ale na podstawie kilku z danego miesiąca

• Zlikwidowano trzecia klasę mleka jako nie nadające się do skupu

• Norma określa także obliczanie na przykładach średniej geometrycznej dla ogólnej liczby drobnoustrojów oraz liczby komórek somatycznych i wykaz przepisów określających oznaczanie zawartości metali i pestycydów.

Dzisiaj polskie mleko zbliża się powoli do standardów unijnych. Nasi producenci przystosowali swoje obory do tak wysokich norm. Problemem są wciąż kwoty mleczne, które są dla wielu za niskie. Co jakiś czas podnoszone są głosy o ich renegocjacji z Unią. Polskie przedsiębiorstwa przetwórstwa mleka zyskują nowe rynki europejskie i otrzymują zezwolenia eksportu do coraz to nowych państw na świecie.

Oczyszczanie mleka 

Oczyszczanie mleka ma na celu usunięcie z mleka zanieczyszczeń mechanicznych oraz możliwie jak największej liczby drobnoustrojów. Do czyszczenia mleka stosuje się różnego typu filtry lub wirówki.

Filtrowanie jest mniej skuteczne niż wirowanie, nie usuwa drobnoustrojów, zebrany na filtrze osad jest częściowo rozpuszczany i wymywany przez mleko podawane na filtr.

Oczyszczanie mleka przez wirowanie może być przeprowadzane w zwykłych wirówkach odtłuszczających, odtłuszczająco - normalizujących, czyszcząco - homogenizujących (tzw. klaryfiksatorach) i w wirówkach czyszczących różnego typu (zwykłych, samooczyszczających się, baktofugacyjnych).

Homogenizacja 

Homogenizacja ma na celu przeciwdziałanie podstawaniu tłuszczu. Polega ona na rozbiciu dużych kuleczek tłuszczowych i ich skupień na kuleczki o średnicy nie większej niż 2 ၭm. Homogenizacja, oprócz utrwalenia stanu rozproszenia tłuszczu, poprawia smak mleka i czyni go bielszym.  

Efekt homogenizacji zależy od konstrukcji homogenizatora i od warunków jego eksploatacji, a przede wszystkim od ciśnienia i temperatury homogenizacji. W produkcji mleka Spożywczego zaleca się homogenizację w temp. 45 ÷ 72°C i ciśnieniu 11 ÷ 15 MPa.  

Temperatura homogenizacji w praktyce zależy głównie od miejsca zainstalowania homogenizatora w linii technologicznej. W sytuacji, gdy homogenizacja poprzedza pasteryzację, temperatura może wynosić 45 ÷ 50°C (wtedy do homogenizatora jest kierowane mleko z wirówki) lub też 60 ÷ 65°C (kiedy homogenizacji jest poddawane mleko podgrzane w sekcji regeneracji ciepła). Homogenizacja może się też odbywać w temperaturze pasteryzacji krótkotrwałej, tj. w 72°C (homogenizator jest wtedy instalowany po sekcji ogrzewającej mleko do temperatury pasteryzacji i przed sekcją przetrzymującą mleko w temperaturze pasteryzacji).  

W produkcji mleka pasteryzowanego spożywczego stosuje się dwie metody homogenizacji:

·        pełną homogenizację, polegającą na przepływie przez homogenizator całej objętości mleka, w tym wypadku działaniu homogenizującemu podlegają wszystkie składniki mleka;

·        rozdzielną homogenizację albo częściową, polegającą na:

- oddzieleniu w wirówce odtłuszczającej śmietanki, skierowaniu jej do homogenizatora i ponownym połączeniu z mlekiem odtłuszczonym nie homogenizowanym

- zastosowaniu wirówki czyszcząco - homogenizującej.  

Homogenizacja pełna jest bardziej skuteczna, ale i droższa niż homogenizacja rozdzielna. W homogenizacji rozdzielnej instaluje się homogenizator o mniejszej wydajności niż wydajność całej linii technologicznej. [W linii produkującej 10 m³ mleka spożywczego na godzinę wystarcza homogenizator o wydajności 3 m³ śmietanki na godzinę. Dzięki temu osiąga się obniżenie kosztów związanych z zakupem małego zamiast dużego homogenizatora oraz mniejsze zużycie energii na homogenizację (zamiast np. 75 kWh w homogenizacji 10 m³ mleka do ok. 20 kWh w homogenizacji 3 m³ śmietanki).] (źródło MLEK-POL z o.o.)

 

Homogenizacja śmietanki, aby była skuteczna, powinna być prowadzona nie tylko w odpowiedniej temperaturze i ciśnieniu, ale również przy określonej zawartości tłuszczu w śmietance. Z badań, przeprowadzonych w kraju wynika, że homogenizacja w temp. 45Ⴘ50°C i pod ciśnieniem 13 Ⴘ15 MPa daje dobre wyniki, jeżeli zawartość tłuszczu w śmietance nie przekracza 15%. Innym przykładem prowadzenia homogenizacji rozdzielnej mleka jest ze- staw aparaturowy, w którym jest zainstalowana specjalna wirówka czyszcząco - homogenizująca , czyli tzw. klaryfiksator.

Normalizacja:

  Mleko spożywcze dostarczane konsumentom winno mieć stały, deklarowany przez producenta skład. Normalizacja zawartości tłuszczu w mleku powinna być wykonana starannie, aby w produkcie końcowym wahania od zadeklarowanej zawartości tłuszczu nie były większe niż : ႱO,O5%. Można ją wykonać w dwoma sposobami:

·        przez normalizację okresową mleka zebranego w tanku lub zbiorniku przed pasteryzacją;

·        przez normalizację w przepływie w czasie wirowania mleka oraz normalizację końcową mleka pasteryzowanego, przechowywanego w tanku.

 Normalizację okresową stosuje się wtedy, gdy mleko jest świeże, dobrej jakości i w stanie schłodzonym, gwarantującym dostateczną trwałość, pozwalającą na zmagazynowanie większej jego objętości. Zwykle zawartość tłuszczu w mleku surowym mieszanym, przyjmowanym do zakładu mleczarskiego, jest wyższa od zawartości deklarowanej w gotowym produkcie i dlatego normalizacja takiego mleka polega na zmieszaniu go z mlekiem odtłuszczonym, w odpowiedniej proporcji. Mleko odtłuszczone może być otrzymywane przez odwirowanie części mleka pełnego zdanej dostawy mleka surowego lub pochodzić z innych partii mleka.  

Przykłady normalizacji mleka, stosowanej zależnie od sytuacji produkcyjnej zakładu: 

Przykład 1 

Zakład dysponuje tylko mlekiem pełnym, w ilości M kg, o zawartości t₁ % tłuszczu. Z mleka tego ma wyprodukować mleko spożywcze, zawierające t₂ % tłuszczu. Aby to osiągnąć, należy pobrać m kg mleka pełnego i, po odwirowaniu go do zawartości t₃ % tłuszczu, zmieszać mleko odtłuszczone z pozostałą częścią nie wirowanego mleka. Ilość mleka (m kg), jaką należy odwirować, można obliczyć ze wzoru:

 Wartość p oznacza procentowe wydobycie śmietanki z mleka, wynoszące zwykle 15%, tzn., że ze 100 kg mleka pełnego otrzymuje się 15 kg śmietanki.

Przykład 2

Zakład dysponuje dowolną ilością mleka odtłuszczonego, o zawartości t₃ % tłuszczu i M_peł kg mleka pełnego, o zawartości t₁ % tłuszczu, które ma być w całości wykorzystane do produkcji mleka pasteryzowanego, o zawartości t₂ % tłuszczu. Potrzebną do tego celu ilość mleka odtłuszczonego M_odt kg oblicza się ze wzoru:

 Przykład 3 

Zakład dysponuje dowolną ilością mleka pełnego i mleka odtłuszczonego. W celu wyprodukowania M_past kg mleka pasteryzowanego, o zawartości t₂ % tłuszczu trzeba zmieszać M_odt kg mleka odtłuszczonego, o zawartości t₃ % tłuszczu i M_pel kg mleka pełnego, o zawartości t₁ % tłuszczu. Potrzebną ilość mleka odtłuszczonego można obliczyć ze wzoru:

 

 Ilość mleka pełnego można obliczyć z różnicy: 

 Normalizacja mleka w przepływie odbywa się w czasie jego wirowania. Uzyskana w czasie wirowania śmietanka jest mieszana z mlekiem odtłuszczonym w takiej ilości, aby w mleku pasteryzowanym uzyskać zaplanowaną zawartość tłuszczu.

Wirówka odtłuszczająco - normalizacyjna jest wyposażona w dwa przepływomierze, dwa zawory regulujące i zawór mieszający. Schemat urządzenia do regulowania zawartości tłuszczu w mleku przy użyciu tej wirówki, przedstawiono na rysunku . W oddzielonej z mleka śmietance, wypływającej z wirówki przewodem 2, reguluje się zawartość tłuszczu za pomocą zaworu 7, a następnie w przepływomierzu 1 mierzy się jej ilość. Przewodem 3 płynie mleko odtłuszczone. W zaworze 6 część śmietanki jest kierowana do przewodu łączącego ją z mlekiem odtłuszczonym, a reszta śmietanki, której ilość jest mierzona przepływomierzem la, jest odprowadzana na zewnątrz. Ilość śmietanki odprowadzana na zewnątrz reguluje się zaworem 7a w ten sposób, aby pozostała ilość śmietanki, kierowanej do mleka odtłuszczonego, dawała żądaną zawartość tłuszczu w mleku pasteryzowanym.

Opisany sposób ciągłej normalizacji mleka pozwala na uzyskanie wymaganej zawartości tłuszczu w gotowym produkcie z dokładnością do 0,1 %, pod warunkiem, że nie występują wahania w zawartości tłuszczu w mleku pełnym. Zwykle normalizacja zawartości tłuszczu w mleku w przepływie wymaga dodatkowo normalizacji końcowej, którą przeprowadza się już w mleku pasteryzowanym, zebranym w tanku, przed rozlewem do opakowań.

Liczbę kilogramów mleka odtłuszczonego M_odt' O zawartości t₃ % tłuszczu lub śmietanki M_śm, zawierającej t₄ % tłuszczu, potrzebnych do końcowej normalizacji partii mleka pasteryzowanego w ilości M_past kg do żądanej zawartości t₂ % tłuszczu, można obliczyć następująco:

 ·        gdy zawartość tłuszczu 11 % W mleku pasteryzowanym przed normalizacją jest wyższa od wymaganej w mleku pasteryzowanym 12, należy dodać mleka odtłuszczonego:

·        gdy w mleku przed normalizacją jest za mało tłuszczu, należy dodać Śmie- tanki:  

Potrzebną ilość mleka odtłuszczonego lub śmietanki można także obliczyć za pomocą tzw. kwadratu Pearsona (rys.).

 

Rys. Kwadrat Pearsona

 Przykład

 Jeżeli mamy mleko pasteryzowane zawierające 2,20% tłuszczu, a chcemy z niego otrzymać mleko o zawartości 2,00% tłuszczu przez dodanie do niego mleka odtłuszczonego zawierającego 0,05% tłuszczu, to przy lewym górnym rogu kwadratu piszemy liczbę 2,20, przy lewym dolnym rogu 0,05, a na przecięciu przekątnych w kwadracie -liczbę 2,00.

Następnie odejmujemy po przekątnych od liczb większych liczby mniejsze i otrzymujemy przy prawym górnym rogu liczbę 1,95 (tj. 2,00- 0,05), która wskazuje, ile trzeba pobrać części (kg) mleka, podlegającego normalizacji, a przy prawym dolnym rogu piszemy liczbę 0,20 (tj. 2,20- 2,00), wskazującą, ile należy wziąć (kg) odtłuszczonego mleka, aby otrzymać 2,15 ( tj. 1,95 + 0,20) części (kg) mleka znormalizowanego, o zawartości 2,00% tłuszczu.

Ilość X kg mleka odtłuszczonego, jaką należy wziąć, aby otrzymać 100 kg mleka znormalizowanego, można obliczyć z proporcji

2,15:0,20 = 100 : X

 Aby otrzymać 100 kg mleka znormalizowanego o zawartości 2,0% tłuszczu, trzeba zmieszać 90,7 kg mleka, o zawartości 2,20% tłuszczu z 9,3 kg mleka, o zawartości 0,05% tłuszczu.

Pasteryzacja mleka

W produkcji pasteryzowanego mleka spożywczego najczęściej stosuje się:

·        pasteryzację krótkotrwałą, polegającą na ogrzewaniu w temp. 71 ÷ 74°C przez 15 sekund;

·        pasteryzację momentalną, tj. w temp. 85 ÷ 90°C (a nawet ogrzewanie do punktu bliskiego wrzenia mleka) przez 1 ÷ 4 sekund.

Rzadziej są stosowane:

·        pasteryzacja niska długotrwała, polegająca na szybkim ogrzaniu mleka do temp. 63 ÷ 65°C, przetrzymaniu go w tej temperaturze przez 30 minut (20 ÷ 40 minut) i szybkim schłodzeniu;

·        pasteryzacja wysoka w temp. ponad 80°C, w czasie od kilkunastu sekund do kilkunastu minut.

Właściwie przeprowadzona pasteryzacja doprowadza do zniszczenia nieprzetrwalnikujących bakterii chorobotwórczych, redukcji mikroflory niechorobotwórczej (od 0,1 do 1,0% początkowej liczby) i unieczynnienia enzymów, co w połączeniu z szybkim schłodzeniem mleka po pasteryzacji do temp. 2÷4°C zwiększa zdecydowanie trwałość mleka, pozwalając dostarczyć je konsumentowi wstanie świeżym i bezpiecznym dla zdrowia.

Zgodnie zobowiązującymi w Polsce przepisami, pasteryzacja mleka jest przeprowadzana obowiązkowo w zakładach mleczarskich przy przerobie mleka zbiorczego nie tylko na mleko spożywcze, ale i na inne wyroby.

Pasteryzację mleka w warunkach przemysłowych przeprowadza się najczęściej w płytowych wymiennikach ciepła. Dużą zaletą pasteryzatorów płytowych jest ich wielofunkcyjność. Można w nich pasteryzować mleko homogenizowane w całości lub rozdzielnie, można też zastosować dodatkowe, nawet wielominutowe, przetrzymywanie mleka w temperaturze pasteryzacji oraz jego odgazowanie. Zapewnienie właściwego przebiegu pasteryzacji mleka gwarantują automatyczne urządzenia kontrolno-regulujące, które w sposób ciągły kontrolują i rejestrują temperaturę pasteryzacji, regulują temperaturę pasteryzacji, zapewniając stałe utrzymanie jej na żądanym poziomie, oraz nie dopuszczają do mieszania mleka nieodpowiednio spasteryzowanego z mlekiem spasteryzowanym właściwie.

 Automatyczne sterowanie pracą pasteryzatora nie zwalnia jednak personelu technicznego od jego nadzorowania. Szczególną uwagę zwrócić trzeba na odpowiednie mycie i dezynfekcję urządzeń. Pamiętać należy, że mleko surowe przepływa w sekcjach regeneracji ciepła pod wyższym ciśnieniem niż mleko pasteryzowane i przy najmniejszej nawet nieszczelności, spowodowanej uszkodzeniem uszczelek czy perforacją płyt, może nastąpić zakażenie mleka spasteryzowanego mlekiem surowym.

Chłodzenie i przechowywanie mleka przed jego pakowaniem

Bezpośrednio po pasteryzacji mleko jest chłodzone do temperatury co najmniej 4÷5°C. Schłodzone mleko przechowuje się w zbiornikach, tzw. tkankach magazynowych, leżących lub stojących, pojemności zwykle 10Ⴘ20 tys. l , instalowanych wewnątrz zakładu w chłodzonym i przewiewnym miejscu.

Schłodzone mleko pasteryzowane jest wrażliwe na wstrząsy, napowietrzanie i burzliwy przepływ, dlatego należy unikać dodatkowego przepompowywania go. Tanki sytuuje się w pobliżu rozlewarek, na podwyższeniu, pozwalającym na łagodny spływ mleka do urządzeń rozlewających.

 Pakowanie mleka

 Mleko spożywcze pasteryzowane rozprowadzane do indywidualnych odbiorców pakuje się do:

-torebek polietylenowych,

-pudełek kartonowych z laminatu wielowarstwowego,

 Mleko przeznaczone dla zakładów żywienia zbiorowego, żłobków, szpitali, stołówek itp. może być dostarczane także w szczelnie zamkniętych konwiach. Wszystkie opakowania do mleka powinny mieć świadectwo Państwowego Zakładu Higieny (PZH),potwierdzające dopuszczenie ich do pakowania mleka.

Rozlew mleka do konwi jest przeprowadzany bezpośrednio po ich myciu i dezynfekcji.

Obecnie powszechnie stosuje się pakowanie mleka spożywczego do opakowań bezzwrotnych - torebek lub pojemników. Materiałem opakowaniowym do produkcji torebek jest dwuwarstwowa biała lub czarno - biała folia polietylenowa. Wprowadza się także butelki do mleka, kanistry i inne pojemniki, formowane w zakładach mleczarskich z tworzyw termoplastycznych.

Na opakowaniach jednostkowych mleka spożywczego winny znajdować się informacje, zgodnie z rozporządzeniem Ministra Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej, np. na torebkach z tworzyw sztucznych powinny być zamieszczone: nazwa produktu, oznaczenie partii produkcji, nazwa i adres producenta, zawartość netto mleka w opakowaniu, zawartość tłuszczu, termin przydatności do spożycia, warunki przechowywania (temperatura poniżej 8°C). Zalecane jest podawanie: Polskiej Normy na mleko spożywcze, wartości odżywczej (wartości energetycznej, zawartości białka, tłuszczu, cukru mlekowego, wapnia).

Stosuje się też różne kolor nadruku, w zależności od zawartości tłuszczu w mleku, znak rozpoznawczy producenta itp.

 Magazynowanie mleka

Mleko spożywcze przeznaczone do przechowywania umieszcza się w opakowaniach transportowych, a w wypadku stosowania palet - formuje się jednostki ładunkowe.

Mleko w torebkach z tworzywa sztucznego układa się w skrzynkach z tworzywa sztucznego lub pudełkach tekturowych. Do formowania jednostek ładunkowych stosuje się palety. Skrzynki z mlekiem układa się na palecie w zwarty stos, w miarę możliwości naprzemianlegle, w kształcie prostopadłościanu, który nie powinien wystawać poza powierzchnię palety więcej niż 40 mm, łącznie na dwie strony palety.

Mleko spożywcze pasteryzowane jest magazynowane i transportowane do punktów sprzedaży w temperaturze nie przekraczającej 8°C. W punktach sprzedaży mleko należy przechowywać w temperaturze nie przekraczającej l0°C; deklarowana przez producenta trwałość na opakowaniach odnosi się właśnie do tej temperatury. Pomieszczenie, w którym jest przechowywane mleko winno być nie tylko chłodzone, ale także czyste, bez obcych zapachów i chronione przed światłem.

3.3 Rozmieszczenie hal na terenie mleczarni (zaczerpnięte z MLEK-POL z o.o. )

1. Hala produkcyjna mleka i mleka w proszku

2. Hala do produkcji masła

3. Hala do produkcji serów

4. Hala do produkcji napojów fermentowanych

5. Hala do produkcji śmietany

F1,F2- Studnie z wodą

G- Magazyny do przechowywania i kontroli jakości mleka

H- Budynek administracyjny

I1,I2- Magazyn do przechowywania i przygotowania gotowych wyrobów do odbioru, Magazyn na Odpady

Ponieważ, dane dotyczące powierzchni zajmowanych przez maszyny i urządzenia do przeróbki mleka są niedostępne, powierzchnię mojego empirycznego zakładu mogę oprzeć tylko na wiedzy osób które pracują w mleczarniach oraz skąpych i szczątkowych danych pojedynczych obiektów. Dane nowoczesnych zautomatyzowanych w pełni bezobsługowych linii produkcyjnych są nie znane. Firmy tj.: „Obram”, „Argo” Białystok, „D.J. Europol” wymagają podania oczekiwanej wydajności linii produkcyjnej, a w szczególnych przypadkach powierzchni do zagospodarowania (jeśli się nie poda firma zwraca w odpowiedzi sugerowaną powierzchnię niezbędną do zagospodarowania).
Zakładam powierzchnię terenu dla zakładu 1,25ha oraz powierzchnię łączną hal produkcyjnych 850m².

LITERATURA:

1. Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi

z dnia 5 lipca 2002 r. w sprawie szczegółowych warunków weterynaryjnych wymaganych przy pozyskiwaniu, przetwórstwie, składowaniu i transporcie mleka oraz przetworów mlecznych.(Dz. U. z 25. lipca 2002r. Nr 117, poz. 1011)

2. Internet

3. T. Gołębiewski „Zarys ekonomiki i organizacji mleczarstwa”

4. J. Sońta „Optymalizacja produkcji mleka”

5. Firma MLEK-POL z o.o. Ul. Narutowicza 78, 39-300 Mielec

2

---