Universitatea „ Vasile Alecsandri”, din Bacău

Facultatea de Inginerie

Specializarea: Ingineria Produselor Alimentare

Proiect la „ Tehnologii şi utilaj în industria laptelui”

Temă proiect:

Proiectarea unei secţii de prelucrare a laptelui în vederea obţinerii de brânză

proaspătă de vaci cu un conţinut de grăsime de 25%, cu o capacitate de o tonă pe

lună produs finit

Coordonator: Student:

Asist. Univ. Dr. Ing. , Georgiana

Vasilica Alisa Aruş Grupa:

1031 A

2011-2012

1

Cuprins

Memoriu justificativ

Introducere

Capitolul I. Elemente de inginerie tehnologică

1.1. Caracteristicile materiilor prime şi auxiliare

1.2. Caracteristicile materialelor şi ambalajelor

1.3. Caracteristicile produsului finit

1.4. Analiza factorilor tehnologici

1.5. Variante tehnologice de obţinere a brânzei proaspete de vacă

1.6. Descrierea variantei tehnologice adoptate

1.6.1. Etapele fabricării brânzei proaspete de vaci

1.7. Chimismul proceselor tehnologice

1.8. Bilanţ de materiale, randamente de fabricaţie şi consumuri specifice

1.9. Bilanţ termic

Capitolul II. Subprodusele de fabricaţie

Capitolul III. Concluzii

Anexe

Bibliografie

3

4

5

5

7

8

9

11

12

13

17

19

27

29

30

31

32

2

Memoriu justificativ

Pe parcursul evoluţiei sale istorice, omul a dezvoltat multe tehnologii de

prelucrare a alimentelor existente în natură, datorită modificărilor nutriţionale suferite. Pe

lângă dezvoltarea de tehnologii de prelucrare a alimentelor, el a reuşit să îmbunătăţească

şi chiar să perfecţioneze aceste tehnologii pentru a obţine produse superioare din punct de

vedere calitativ.

Prezentul proiect descrie modalitatea de obţinere a brânzei proaspete de vaci.

Brânza proaspătă de vaci se clasifică în mai multe tipuri, în funcţie de grăsime.

Aceasta poate fi grasă (peste 40% grăsime), semigrasă (cel puţin 20 % grăsime) şi slabă

(cu maxim 20% grăsime).

Produsul finit poate fi obţinut prin mai multe metode: metoda clasică, metoda

mecanizat cu separator de coagul şi procedeul mecanizat în vana Schullenburg.

În aceast proiect, pentru a ajunge la produsul finit brânză proaspătă de vaci cu

25% grăsime, am ales ca metodă de obţinere, procedeul mecanizat cu separator de

coagul.

3

Introducere

Brânzeturile sunt produse lactate importante în alimentaţia omului. Ele conţin o

serie de elemente cu valoare nutritivă ridicată de care organismul are nevoie: substanţe

proteice (componente de bază), grăsime, săruri minerale, vitamine, etc.

Imediat după preparare, componenţa chimică a brânzeturilor este apropiată de cea

a materiei prime din care au provenit (lapte + smântână).

Din punct de vedere energetic şi datorită aportului caloric, brânzeturile sunt

importante în dieta zilnică.

Brânzeturile se fabrică într-o gamă largă de sortimente: în funcţie de materia

primă utilizată sau în funţie de procedeul de obţinere adoptat.

La nivel industrial, brânzeturile se obţin în fabrici moderne, dotate cu instalţii şi

utilaje care asigură aplicarea tehnologiei de fabricaţie specifică fiecărui sortiment.

Unele produse se pot obţine şi la nivel casnic, în gospodării, ca de exemplu:

brânza de vacă, brânza telemea, caşul, etc. Pentru obţinerea unor produse de calitate este

necesar să se respecte anumite reguli în procesul de fabricare.

4

Capitolul I. Elemente de inginerie tehnologică

1.7. Caracteristicile materiilor prime şi auxiliare

Materia primă folosită la obţinerea brânzei proaspete de vaci este laptele de vacă,

pasteurizat, normalizat şi răcit la 23-28ºC.

În gospodăriile din mediul rural, se foloseşte laptele crud, proaspăt muls. Primele

aspecte privind calitatea materiei prime folosite la obţinerea brânzei proaspete sunt:

Să fie natural, să provină de la animale sănătoase, să aibă culoarea, gustul şi

mirosul caracteristice;

Să fie proaspăt muls, curat, să aibă aciditate normală (să nu fie acru);

Să nu se folosească în procesul de producţie colostrul.

Pentru a realiza un produs de calitate, laptele care urmează a fi prelucrat trebuie să

îndeplinească o serie de condiţii organoleptice, fizico-chimice şi microbiologice.

Proprietăţile organoleptice se referă la aspect, consistenţă, culoare, miros, gust,

permit aprecierea calităţii laptelui pentru consumul direct, alegerea căii de valorificare

ulterioară printr-un procedeu tehnologic, depistarea falsurilor, prevenirea sau remedierea

eventualelor surse de alterare.

Aspectul: se consideră un lapte normal cel care are un aspect fizic macroscopic

omogen, o uşoară opalescenţă la întinderea unei picături de lapte sub formă de

film.

Consistenţa: un lapte normal de calitate prezintă o fluiditate caracteristică, nefiind

nici prea vâscos, nici prea fluid sau prea mucilaginos.

Culoarea: laptele de vacă are culoare alb mată, cu nuanţe discrete specifice

animalului de la care provine. Nuanţa este determinată de cantitatea şi

granulometria grăsimilor şi de prezenţa pigmenţilor: caroten şi clorofilă

Mirosul: agreabil, specific, în funcţie de specia animalului de la care provine.

Gustul: plăcut, caracteristic, uşor dulceag.

Gradul de impuritate: cantitatea de impurităţi solide pe unitate de volum de lapte,

numărul de microorganisme pe unitate de volum de lapte. În funcţie de gradul de

impuritate, deosebim trei clase de calitate: calitatea I cu maxim 0,2 mg/L

5

impurităţi, calitatea a II a cu valori cuprinse între 0,2-0,5 mg/l şi calitatea a III a

cu minim 0,5 mg/l impurităţi.

Caracteristici fizico-chimice:

Densitatea laptelui: este criteriul de bază în aprecierea comercială a laptelui. În

general, densitatea relativă este de 1027-1034 kg/m3, iar densitatea medie este de

1030 kg/m3 la laptele de vacă.

Conţinutul de grăsime: pentru brânza proaspătă de vaci se foloseşte lapte cu 5%

grăsime.

Aciditatea: poate fi exprimată în valori titrabile sau în valori de pH. Laptele

proaspăt are caracter amfoter, uşor acid. pH-ul are valori cuprinse între 6,3-6,5.

Aciditatea totală este de 16-18ºT, dar la recepţie se cer valori de 19-24ºT. Pentru

brânzeturi se foloseşte laptele cu aciditate mai mare de 20ºT.

Punctul de congelare: oferă criterii de apreciere a integrităţii laptelui, deoarece

punctul crioscopic la lapte este de -0,555ºC şi acesta tinde spre 0ºC atunci când

laptele este falsificat cu apă.

Punctul de fierbere: reprezintă un indiciu de falsificare a laptelui având în vedere

oscilaţiile punctului de fierbere sub sau peste 100,5ºC la presiune normală.

De asemenea pentru depistarea falsificării laptelui cu apă se mai fac determinări

privind conductibilitatea electrică, tensiunea superficială şi vâscozitatea.

Căldura specifică: pentru laptele normal aceasta ia valori cuprinse între 0,92-0,94

cal/g∙K.

Conductibilitatea electrică: se referă la rezistenţa pe care o manifestă laptele la

trecerea unui curent electric. Valorile acestei mărimi sunt de 175-200 Ω.

Indicele de refracţie: 38-40ºZeiss.

Tensiunea superficială: cu cât tensiunea superficială este mai mare, cu atât

capacitatea de udare a laptelui este mai mică. Pentru laptele normal, tensiunea

superficială este de 52-54 dyne/cm2.

Vâscozitatea laptelui: laptele este de circa două ori mai vâscos decât apa, iar

ridicarea temperaturii sau diluarea laptelui cu apă reduce valoarea acestui

parametru.

6

Proprietăţi microbiologice: parametrii microbiologici şi toxicologici (metale

grele, reziduuri chimice) trebuie să se încadreze în limitele maxime admise stabilite prin

legislaţia sanitară şi sanitar veterinară în vigoare. Laptele proaspăt muls este un mediu

favorabil dezvoltării microorganismelor ce pot fi intrinseci (microflora esnţială: bacterii

utile precum bacteriile lactice) sau extrinseci (microflora de infecţie: bacterii dăunătoare).

Pe lângă bacterii mai întâlnim şi drojdii, mucegaiuri şi bacteriofagi.

La fabricarea brânzei proaspete de vaci, laptele integral se normalizează prin

adăugare de smântână, iar după pasteurizarea laptelui se adaugă culturi lactice şi clorură

de calciu.

Acestea sunt considerate materii auxiliare la obţinerea brânzei proaspete de vaci.

Bacteriile lactice se introduc în procesul tehnologic sub formă de maia de bacterii

lactice acidifiante şi aromatizante (Streptococcus lactis, Streptococcus diacetilactis).

Smăntâna joacă un rol important pentru obţinerea brânzei proaspete de vaci cu

25% grăsime, deoarece normalizează laptele integral la un conţinut de 5% grăsime, dorit

pentru fabricarea brânzei semigrase.

1.8. Caracteristicile materialelor şi ambalajelor

Brânza proaspătă de vacă se ambalează în conformitate cu reglementările sanitar

veterinare. Prin ambalare se previne contactul cu mediul înconjurător (aer, lumină,

umiditate), deshidratarea (uscarea) şi infectarea cu microorganisme (drojdii, mucegaiuri)

Ambalajele se folosesc în funcţie de sortimentul de brânză. Cele mai frecvent

utilizate sunt:

Hârtia imitaţie de pergament prezintă avantajul că este mai rezistentă şi nu se

înmoaie când se umezeşte. Se utilizează pentru păstrarea pe scurtă durată.

Folia de aluminiu este superioară din punct de vedere calitativ. Este impermeabilă

la vaporii de apă, prin folosirea ei se evită deshidratarea produsului.

Ambalaje de sticlă: borcane acoperite cu celofan umezit.

7

Materiale plastice, folosite din ce în ce mai mult datorită rezistenţei mecanice şi

permeabilităţii diferenţiate faţă de vapori şi gaze.

Pungi din material plastic, pentru brânza telemea maturată, fără saramură.

1.9. Caracteristicile produsului finit

Brânzeturile sunt produse nefermentate sau fermentate, alcătuite în principal din

cazeină, care formează matricea proteică în care este înglobată grăsimea, cantităţi

variabile de lactoză, săruri minerale, vitamine.

Gama sortimentală de brânzeturi este foarte mare, diferitele sortimente

deosebindu-se între ele prin materia primă folosită şi prin procesul tehnologic care

determină caracteristicile senzoriale, fizico-chimice şi microbiologice.

Din punct de vedere organoleptic, brânza trebuie să prezinte următoarele

caracteristici:

Aspect: pastă omogenă, curată, fără eliminare de zer.

Consistenţă: pastă fină, cremoasă, nesfărâmicioasă. Se admite consistenţă slab

grunjoasă la brânza semigrasă şi slabă.

Culoare: albă până la alb-gălbuie, uniformă în toată masa

Miros: plăcut, de fermentaţie lactică, fără miros străin

Gust: plăcut, de fermentaţie lactică, fără gust străin (acru, amar, de mucegai, de

afumat, de drojdii, etc.)

Proprietăţile fizico-chimice pe care trebuie să la îndeplinească brânza sunt:

Grăsime raportată la substanţa uscată, minimum %: pentru brânza foarte grasă 50,

pentru brânza grasă 27, pentru brânza semigrasă 20, pentru brânza slabă 5.

Substanţă uscată, minimum %: pentru brânza foarte grasă 40, pentru cea grasă 30,

semigrasă 20, pentru brânza slabă 20

Substanţe proteice, minimum %: brânză foarte grasă-14, grasă-15, semigrasă-

15.5, slabă-17.

8

Aciditatea, ºT, maximum: brânză foarte grasă-190, grasă-190, semigrasă-200,

slabă-210. aciditatea brânzei proaspete comerciale poate fi cu mai mare cu maxim

10ºT.

Temperatura la livrare este de maximum 8ºC indiferent de tipul de brânză.

Din punct de vedere microbiologic, în brânza proaspătă de vacă se găsesc:

bacteriile lactice provenite din microflora esenţială a laptelui, enzime coagulante,

germeni, celule somatice şi Stafilococus Aureus.

Brânza proaspătă de vacă cu un conţinut de 25% grăsime (raportat la substanţa

uscată) face parte din categoria brânzeturilor semigrase.

1.4. Analiza factorilor tehnologici care influenţează realizarea producţiei şi

calitatea produsului finit

Obţinerea unor produse de calitate superioară, uniformă şi constantă, este

asigurată prin urmurirea desfăşurării procesului tehnologic în timpul fabricării

brânzeturilor, cu respectarea parametrilor recomandaţi.Este necesar la obţinerea

diferitelor şarje de brânzeturi să se determine principalii parametrii ai procesului de

fabricaţie care se înscriu într-o fişă tehnologică.Astfel există posibilitatea de a se face o

analiză a modului cum s-a desfăşurat procesul de fabricaţie, fie pentru a lua unele măsuri,

preântâmpinând apariţia unor defecte, fie pentru a putea interpreta cauzele apariţiei

acestor defecte. Fişele tehnologice pot fi detaliate sau simplificate, cuprinzând numai

principalii parametri ai procesului de fabricaţie. Aceste fişe tehnologice au o importanţă

deosebită în special la fabricarea brânzeturilor semitari, pentru că la acest tip de

brânzeturi pot să apară defecte de desen, de consistenţă şi balonare.

Pentru aprecierea calităţii brânzeturilor se efectuează o serie de determinări, care

permit să se stabilească dacă produsul respectiv se încadrează în prevederile standardelor

sau specificaţiilor technice şi dacă acestea pot fi date în consum. Controlul constă din:

1.verificarea ambalării şi marcării

2.examenul organoleptic

3.analiza chimică şi microbiologică

9

1. Verificarea ambalării şi marcării: Controlul calitativ începe prin verificarea

ambalării, marcării, şi aspectului exterior al brănzeturilor, asupra unui număr de ambalaje

sau bucăţi stabilite prin standarde, în funcţie de mărimea lotului analizat şi caracteristicile

produsului.

2. Examenul organoleptic: Caracteristicile organoleptice ale produsului se

determină conform instrucţiunilor prevăzute în standarde, după ce probele de examinat se

aduc la temperatura de 15...20°C. Examenul organoleptic se efectuează în ordinea

următoare: aspect exterior şi interior, culoare, consistenţă, miros şi gust.

Aspectul exterior: se observă dacă forma este reglementară sau prezintă bombări;

starea cojii (prezenţa crăpăturilor, a mucegaiului). În cazul bucăţilor parafinate, se

controlează uniformitatea şi integritatea stratului de parafină.

Aspectul în secţiune: se examinează într-o secţiune proaspăt făcută, prezenţa

impurităţilor, dacă pasta este omogenă, stratificată, buretoasă etc. În cazul brânzeturilor

tari cu desen caracteristic, se examinează prezenţa, forma şi repartiţia ochiurilor de

fermentare.

Culoarea: se examinează atât la exterior, cât şi în secţiune, observând nuanţa şi

uniformitatea ei.

Consistenţa pastei: se apreciază în momentul tăierii, prin gustare. Se apreciază în

primul rând dacă este omogenă şi, în funcţie de sortiment, caracteristicile: moale,

onctuasă, tare, cauciucoasă, sfărâmicioasă, nisipoasă.

Mirosul şi gustul: se analizează aroma produsului şi se degustă. Se apreciază dacă

gustul este specific şi aroma expresivă, caracteristice produsului respectiv. Se constată

prezenţa unor mirosuri şi gusturi străine (acru, amar,rânced, de nutreţ, drojdii, mucegai)

3. Recoltarea probelor şi pregătirea probelor pentru analiză: Pentru analiza de

laborator, este necesară recoltarea unei probe medii de circa 200 g produs. În cazul

brânzeturilor cu consistenţă moale, se ia probe din cel puţin trei locuri diferite ale masei

de brânză, se taie bucăţi subţiri pe toată grosimea bucăţii. Penru celelalte brânzeturi, în

special de format mare, mostrele se iau cu ajutorul unei sonde metalice, din diferite

straturi. Probele recoltate se păstrează în vase de sticlă bine închise. Înainte de analiză

proba se mărunţeşte şi se mojarează pentru omogenizare.

10

A. Determinarea conţinutului de apă: Umiditatea brânzeturilor poate fi

determinată prin: metoda uscării în parafină, metoda uscării în etuvă.

B. Determinarea conţinutului de grăsime: Conţinutul de grăsime din brânză se

determină prin metoda acid-butirometrică, ca şi în cazul analizei laptelui. Se foloseşte

însă un butirometru special Van Gulik.

Determinarea acidităţii: Aciditatea este o caracteristică importantă a produsului

finit, în special la brinzeturile proaspete. De asemenea controlul acidităţii se efectueză şi

în cursul procesului de fabricaţie, pentru a se urmări modul de desfăşurare a acestuia.

Aciditatea se poate determină prin titrare sau prin determinarea pH-ului (cu ajutorul

indicatoarelor sau cu pH-metru).

1.5. Variante tehnologice de obţinere a brânzei proaspete de vacă

Pentru fabricarea brânzei proaspete, în funcţie de prelucrarea coagului se întâlnesc

următoarele procedee: cel clasic (la vane şi cazane nemecanizate) şi cele mecanizate.

Procedeul de fabricaţie clasic: laptele de vacă se normalizează la conţinutul de

grăsime conform normelor în vigoare, în funcţie de sortimentul de brânză prospătă de

vaci ce trebuie fabricat.

Pasteurizarea laptelui se poate realiza în cazane sau în vane cu pereţi dubli, la

temperatura de 63-65ºC, timp de 30 minute, fie în instalaţiile de pasteurizare cu plăci la

temperatura de 71-73ºC, timp de 20-30 secunde.

Procedeul de fabricaţie mecanizat în vana Schullenburg: pentru mecanizarea

procesului de fabricare a brânzei, mai ales a fazei de scurgere a zerului, se foloseşte vana

mecanizată de tip Schullenburg.

Această vană este compusă din vana de coagulare propriu-zisă (fixă) şi bazin-

presă cu site (mobil) pentru zer, acţionat hidraulic, cu funcţionare automată.

Procedeul de fabricaţie mecanizat cu separator de coagul: cu ajutorul

separatorului centrifugal se realizează o separare continuă a zerului din masa de coagul.

Aceste instalaţii au o capacitate de producţie mare, asigură igienă perfectă întregului

proces, însă cu acest separator se poate obţine doar brânza dietetică din lapte smântânit

(Dâmboviţa).

11

Schema bloc a variantei tehnologice adoptate

smântână

Culturi lactice

Enzimă coagulantă

Zer

Zer

Fig. 1. Procesul de obţinere a brânzei proaspete de vacă

12

Pasteurizarea laptelui

Racirea laptelui

Pregătirea laptelui pentru închegare

Închegarea laptelui

Scoaterea coagului din vană

Pastificarea şi răcirea brânzei

Ambalarea brânzei

Clorură de calciu

Depozitarea brânzei

Recepţia laptelui

Filtrarea laptelui

Normalizarea laptelui

Prelucrarea coagului

1.6.2. Etapele fabricării brânzei proaspete de vaci

1. Recepţia calitativă

Este o importantă operaţiune a procesului tehnologic ce trebuie executată cu

multă atenţie. Aceasta constă în determinarea parametrilor calitativi prevăzuţi în STAS în

normele igienico sanitare:

proprietăţi organoleptice: aspect, consistenţă, culoare, miros, şi gust.

proprietăţi fizice şi chimice: aciditate, densitate, conţinut de grasime, substanţă

uscată, titru proteic, gradul de impurificare şi temperatura.

proprietăţi biochimice: proba reductazei.

parametrii microbiologici: numărul total de germeni, numărul celulelor somatice

şi Stafilococus Aureus.

La secţiile de fabricare a brânzeturilor este indicat ca aceste determinări să fie

completate periodic cu proba coagulării laptelui care oferă indicaţii preţioase, în baza

cărora se pot face aprecieri privind comportarea laptelui la închegare.

2. Recepţia cantitativă

Este operaţiunea prin care se stabileşte cantitatea de lapte recepţionat de către

secţia de fabricaţie şi se face volumetric prin măsurarea întregii cantităţi, care apoi se

exprimă în litri. Modul în care se efectuează măsurarea sau cântărirea diferă în funcţie de

dotarea secţiei şi de tipul ambalajelor în care este transportat laptele.

3. Filtrarea şi curăţirea laptelui

Cu toate măsurile ce se iau, în lapte pătrund pe căi diferite, destul de multe

impurităţi formate din particule de praf, păr de animale, murdărie din grajd, resturi de

nutreţ, nisip, care trebuiesc îndepărtate înaintea trecerii laptelui la prelucrare, operaţiune

ce se face prin filtrare şi prin curăţirea cu curăţitoare centrifugale. Cea mai simplă metodă

de filtarare constă în trecerea laptelui prin mai multe straturi de tifon (4-6 straturi),

13

operaţiune ce poate fi făcută în mai multe locuri ale traseului tehnologic înaintea

pasteurizării, cum ar fi: la umplerea cilindrului de măsurare, la golirea laptelui în bazinul

de recepţie, la golirea în vanele de prelucrare. Un sistem de filtrare mai perfecţionat

constă în utilizarea filtrelor cu material filtrant executat dintr-o ţesătură metalică specială

din inox. Acestea asigură filtrarea laptelui în flux continuu şi au construcţie simplă, fiind

uşor de demontat pentru spălare şi curăţire.

4. Normalizarea laptelui

În funcţie de conţinutul de grăsime, brânza proaspătă de vacă se clasifică în patru

tipuri: foarte grasă, grasă, semigrasă, şi slabă. Toate produsele lactate ce se fabrică

trebuie să aibă conţinutul de grăsime conform standardelor în vigoare. Dintre aceste

sortimente cele mai fabricate şi solicitate de consumatori sunt: branza grasă, cu min. 27%

grăsime raportată la substanţa uscată şi branza slabă, cu max. 20 % grăsime raportată la

substanţa uscată, iar pentru obţinerea acestora, laptele se normalizează la conţinutul de

grăsime.

5. Pasteurizarea laptelui

Este importantă pentru că asigură distrugerea bacteriilor patogene permite

uniformizarea calităţii culturilor pure de bacterii lactice şi a altor culturi în vederea

dirijării procesului de maturare, îmbogăţeşte consumul specific datorită reţinerii în brânză

a unei părţi din proteinele serice (lactalbumina si lactoglobulina). Pasteurizarea laptelui

destinat fabricării brânzeturilor proaspete se face în funcţie de utilajul existent în fabrică

şi anume la temperatura 63-65ºC,, în vană cu pereţi dubli timp de 20-30 minute, pentru

asigurarea calităţii din punct de vedere microbiologic.

14

6. Răcirea laptelui

După pasteurizare laptele este răcit la temperatura de închegare, cuprinsă între 22-

25ºC, ce variază în funcţie de anotimp şi de temperatura din interiorul secţiei de

fabricaţie.

7. Pregătirea laptelui pentru coagulare

După pasteurizare laptele se răceşte la temperatura de 22-25ºC. Temperatura de

coagulare se alege între aceste limite, în funcţie de sortimentul care se fabrică, precum şi

de utilajele în care se face prelucrarea laptelui, adică de posibilităţile de menţinere a

temperaturii în timpul procesului de maturare şi coagulare a laptelui. În laptele

pasteurizat şi răcit la temperatura de coagulare, se adaugă maiaua de bacterii lactice

acidifiante şi aromatizante 1-1,5%, de la caz la caz se adaugă clorura de calciu 10-15g la

100 l lapte pentru restabilirea echilibrului de ion de calciu solubil.

8. Închegarea laptelui

Se realizează, de regulă cu ajutorul enzimelor coagulante de origine animală

(cheag, pepsină) sau microbiene (enzime coagulante de origine microbiană).

Pentru coagularea a 10 kg lapte se foloseşte 1 g de cheag lichid. Închegarea se

face timp de 40 min, la o temperatură de 35ºC.

Cantitatea de cheag necesară coagulării se stabileşte după formula:

C = L * S / 600 * t

unde:

C = cantitatea necesară de soluţie de cheag, în l;

L = cantitatea de lapte care trebuie închegată, în l;

S = timpul în care a avut loc coagularea probei, în s;

t = timpul în care va trebui să coaguleze.

15

9. Prelucrarea coagulului

Prelucrarea coagulului constă dintr-o mărunţire fină cu ajutorul agitatoarelor

vanei, iar coagulul fluidificat urmează a fi trecut în separator şi astfel se elimină zerul.

10. Scoaterea coagulului din vană

Se realizează prin trecerea masei de coagul fluidificat în separatorul de coagul cu

ajutorul unei pompe cu debit continuu. Se recomandă utilizarea pompelor cu paleţi.

Între pompă şi separator se intercalează o sită pentru a opri intrarea impurităţilor

mecanice mai mari care ar putea înfunda orificiile de la partea inferioară a tobei. Imediat

după filtru este montat un regulator de presiune, cu care se reglează debitul, şi un vizor

pentru controlul alimentării separatorului cu coagul.

Toba se aseamană din punct de vedere constuctiv cu cea a unui separator-

curăţitor. Talerele au găuri prin care se ridică coagulul la exterior, intervalele dintre talere

sunt orientate de la exterior la interior. Toba separatorului de coagul, în comparaţie cu

tobele obişnuite, are prevăzute spaţii în care se depun impurităţile (nămolul de

separator).

În tobă are loc separarea coagulului de zer. Coagulul scurs, fiind mai greu,

pătrunde prin nişte orificii situate la circumferinţa exterioară a tobei, se loveşte de

peretele vertical şi cade într-un jgheab colector dispus în jurul tobei. De aici brânza este

împinsă prin intermediul unor raclete rotative în pâlnia colectoare, de unde cu ajutorul

unei pompe este trimisă direct la maşina de pastificat şi răcit.

11. Pastificarea şi răcirea brânzei

Brânza proaspătă presată în mod corespunzător, este trecută cât mai repede la

maşina de pastificat, unde este răcită la temperatura de 6...10ºC, prevenindu-se astfel

creşterea acidităţii.

Maşina de pastificat utilizată este formată dintr-un corp cilindric cu pereţi dubli,

prin care circulă agentul de răcire (apă cu gheaţă cu temperatura de 0-1ºC), iar în

16

interiorul cilindrului este prevăzut cu un şnec de o construcţie specială, cu nervuri, ce se

roteşte acţionat de electromotorul cu reductor.Brânza proaspătă introdusă în pâlnia de

alimentare este împinsă continuu de către şnec spre orificiul de evacuare, prevăzut cu o

sită fină, prin care trece brânza şi de unde este introdusă în bidoane sau cărucioare pentru

a fi ambalată în ambalaje mici.

12. Ambalarea brânzei

În funcţie de destinaţie brănza de vaci poate fi ambalată în :

ambalaje mari (de transport): bidoane de aluminiu sau material plastic de 10-

15kg pentru produsul destinat consumurilor colective, pentru preparate culinare

sau de patiserie;

ambalaje mici (de desfacere): pachete de formă paralelipipedică din folie

metalizată, pungi, pahare sau caserole din material plastic cu greutatea de 0,200-

0,500kg, pentru desfacerea în reţeaua comercială.

13. Depozitarea brânzei

Brânza proaspătă de vacă ambalată în ambalaje mari (bidoane de 10-15kg) sau în

ambalaje mici (pachete din folie metalizată, pahare sau caserole din material plastic

aşezate în navete de pvc) se depozitează în camere frigorifice curate, dezinfectate, bine

aerisite, fără mirosuri străine, la temperatură maximă de 8 grade şi umiditatea relativă a

aerului de 80-85%.

1.7. Chimismul proceselor tehnologice

În procesul de coagulare cazeina şi cele trei forme ale ei, (α, β, γ) în prezenţa

căldurii şi a unor enzime din cheag precipită sub forme diferite. Formele α şi β precipită,

obţinându-se aşa numitul coagul de brânză. Pentru ca procesul de coagulare a cazeinei să

aibă loc, trebuie ca cele două variante α şi β să se afle într-o proporţie de peste 90%.

17

Există o a patra variantă denumită K-cazeină, care constă într-un complex de

interfaţă pentru celelalte trei forme structurale. K-cazeina este alcătuită, printre altele, de

galactoză galactozamină, motiv pentru care este denumită glicoproteină, caracterizată

printr-o mare solubilitate a ionilor de calciu. Cazeina K este un substrat specific al

chimozinei din cheag şi coagulează sub formă de para-K-cazeină.

Coagularea reprezintă înainte de toate un proces chimic.

COO COOH

Cazeina Can + 2nHCl Cazeina +NcaCl2

COO COOH

Cazeină + enzimă coagulantă paracazeină

+ Săruri de calciu

Paracazeinat de calciu

18

1.8. Bilanţ de materiale

1. Depozitarea:

BA

BE

(BM): GmBA = GmBD

BA = BD = 1000 kg/lună = 1,89 kg/h

Unde:

BA = Brânză ambalată;

Bd = Brânză depozitată

2. Ambalarea:

Bpr

BA P1 = 0,01%(BM): GmBpr = GmBA + P1

Bpr = 1.89 + 0.0001 · Bpr

Bpr = 1.89 / (1 – 0.0001)

19

Depozitare

Ambalare

Bpr = 1,8902 kg/h

P1 = 0,0001 · 1,8902

P1 = 0,0002 kg/h

Unde:

Bpr = brânză pastificată şi răcită;

BA = brânză ambalată;

P1 = pierderi la ambalare

3. Pastificarea şi răcirea:

Cp

Bpr P2

(BM): GmCp = GmBpr + P2

Cp = Bpr + 0.004 · Cp

Cp = Bpr / (1 – 0.004)

Cp = 1,8902/0,996

Cp = 1,8977 kg/h

P2 = 0,004 · 1,8977

P2 = 0,0076 kg/h

Unde:

Cp = coagul presat;

Bpr = brânză pastificată şi răcită;

P2 = pierderi la pastificare şi răcire.

20

Pastif. şi răcire

4. Scoaterea coagului din vană

Cpr

Cp Z1 P3

(BM): GmCpr = GmCp + GmZ1 + P1

GmZ = (µL - µB)

Z = 88-80 = 8%, de unde:

2% din zer se pierde la prelucrarea coagului;

6% se pierde la scoaterea coagului din vană.

Cpr = Cp + 0,06 · Cpr + 0,015 · Cpr

Cpr = Cp / (1 – 0,06 – 0,015)

Cpr = 1,8977 / 0,925

Cpr = 2,0516 kg/h

Z1 = 0,06 · 2,0516 = 0,1231 kg/h

P3 = 0,015 · 2,0516 = 0,0308 kg/h

Unde:

Cpr = coagul prelucrat;

Cp = coagul presat;

Z1 = zer;

P3 = pierderi la scoaterea coagului din vană.

21

Scoaterea coagului

5. Prelucrarea coagului:

Lî

Cpr Z2 P4

(BM): GmLî = GmCpr + GmZ2 + GmP4

Lî = Cpr + 0,02 · Lî + 0,001 · Lî

Lî = Cpr / (1 – 0,02 – 0,001)

Lî = 2,0516 / 0,979

Lî = 2,0956 kg/h

Z2 = 0,02 · 2,0956

Z2 = 0,0419 kg/h

P4 = 0,001 · 2,0956

P4 = 0,0021 kg/h

6. Închegarea laptelui

Lîns E

Lî P5

(BM): GmLîns + GmE = GmLî + GmP4

Lîns + 0,015 · Lîns = Lî + 0,01 · ( Lîns + E )

Lîns = Lî / (1 + 0,0015 - 0.01 – 0.00015)

Lîns = 2,0956 / 1,0049

22

Prelucrarea coagul

Închegarea

Lîns = 2,0854 kg/h

E = 0,015 · 2,0854

E = 0,0313 kg/h

P5 = 0,01 · ( 2,0854 + 0,0313 )

P5 = 0,0211 kg/h

Unde:

Lîns = lapte însămânţat;

Lî = lapte închegat;

E = enzime coagulante;

P5 = pierderi la închegarea laptelui.

7. Pregătirea laptelui pentru închegare

Lr CaCl2 C.L.

Lîns P6

(BM): GmLr + GmCaCl2 + GmC.L. = GmLîns + GmP6

Lr + 0,00015 · Lr + 0,015 · Lr = Lîns + 0.0001 (Lr + 0.00015 · Lr + 0,015 · Lr)

Lr = Lîns / (1 + 0,00015 + 0,015 – 0,001 – 0,00000015 – 0,000015)

Lr = 2,0854 / 1,0141 = 2,0564 kg/h

CaCl2 = 0,00015 · 2,0564 = 0,0003 kg/h

C.L. = 0,015 · 2,0564 = 0,0308 kg/h

P6 = 0,001 · (2,0564 · 0,0003 · 0,0308) = 0,001 · 2,0875 = 0,0021 kg/h

23

Pregătirea laptelui pentru închegare

8. Răcirea:

Lp

Lr

(BM): Lp = Lr = 2,0564 kg/h

9. Pasteurizarea:

LN

LP P7

(BM): GmLn = GmLp + P7

LN = LP + 0,004 · LN

LN = LP / (1 – 0.004)

LN = 2.0564 / 0.996 = 2,0647 kg/h

P7 = 0.004 · 2.0564 = 0,0083 kg/h

10. Normalizarea:

LF SLN

(BM): GmLf + GmS = GmLn

Pentru obţinerea brânzei proaspete de vaci cu 25% grăsime se foloseşte un lapte

de 5% grăsime. Se ajunge la acest procentaj de la un lapte integral de 3,2% grâsime,

adăugând smântână cu 12% grăsime.

Pentru aflarea cantităţii de lapte şi a cantităţii de smântână utilizate la normalizare

se foloseşte metoda: pătratul lui Pearson.

24

Răcirea

Pasteurizare

Normalizare

3,2 7

12 1,8

Astfel, pentru fiecare 7 părţi de LF cu 3,2% grăsime se adaugă 1,8 părţi de

smântână cu 12% grăsime.

8,8................7

2,0647..........x

X = (2,0647 · 6) / 8,8 = 1,6424 kg/h Lf

S = LN – LF

S = 2.0647 – 1.6424 = 0,4223 kg/h

11. Filtrarea:

Lr

LF P8

(BM): GmLr = GmLf + GmP8

Lr = LF + P8

Lr = LF + 0,001 · Lr

Lr = LF / (1 – 0,001)

Lr = 1,6424 / 0,999 = 1,644 kg/h

P8 = 0,001 · 1,644 = 0,0016 kg/h

12. Recepţia:

LI

Lr

25

5

Filtrare

Recepţia

(BM): GmLi = GmLr

LI = Lr = 1,644 kg/h

Consumuri specifice şi randamente de fabricaţie:

1. Randament de fabricaţie

η = (cantitatea de produs finit / cantitatea de materie primă) · 100

η = [cantitatea de brânză / (cantitatea de LI + cantitatea de S)] · 100

η = [1,89 / (1,644 + 0,4223)] · 100

η = 91,47%

2. Consumuri specifice

Csp = cantitatea de materie primă / cantitatea de produs finit

Csp(Li) = 1,644 / 1,89 = 0,86

Csp(S) = 0,4223 / 1,89 = 0,22

Csp(CL) = 0,0308 / 1,89 = 0,016

Csp(CaCl2) = 0,0003 / 1,89 = 0,00016

Csp(E) = 0,0313 / 1,89 = 0,017

1.9. Bilanţ termic

1. Pasteurizare:

26

LN20ºC

Ab80ºC Ab70ºC

LN63ºC

GmAb = GmLn · (rLn / rAb)

rAb 80ºC = 2310 kj/kg

rAb 70ºC = 2333 kj/kg

rAb = (2310 + 2333) / 2 = 2321,5 kj/kg

rLn 20ºC = 2453 kj/kg

rLn 63ºC = 2310 kj/kg

rLn = (2453 + 2310) / 2 = 2381,5 kj/kg

Ab = 2.0647 · (2381.5 / 2321.5)

Ab = 2.12 kg/h

2. Răcirea

LP63ºC

Ar20ºC Aru

30ºC

Lr20ºC

27

Pasteurizare

Racire

GmAr = GmLn · (rL / Cpmed · ΔT)

Cpmed = 4190 kj/kg · K

ΔT = 30ºC – 10ºC = 20ºC

ΔT = 303.15 K + 283.15 K = 20 K

Ar = 2.0564 · (2381.5 / 4190 · 20)

Ar = 0.058 kg/h

Capitolul II. Subprodusele de fabricaţie şi posibilităţi de valorificare, reciclare,

depoluare a mediului

Subprodusul obţinut la fabricarea brânzei proaspete de vaci este zerul.

Acesta are în componenţa sa substanţe valoroase din substanţa uscată a laptelui,

precum: cazeină, lactoză, vitamine şi microelemente.

Având în vedere compoziţia în substanţe nutritive, vitamine şi săruri minerale, se

apreciază că valoarea alimentară a 3 kg de zer este echivalentă cu cea a unui kg de lapte,

valoarea energetică fiind de 795 – 1046kJ/kg, în funcţie de conţinutul în lactoză (Zalasko,

M.V., 1990).

Deversarea lui poluează mediul natural, consumul biologic de oxigen (CBO) fiind

50 g/l la zer în comparaţie cu aproximativ 0,3 g/l al apelor reziduale evacuate de centrele

urbane.

28

Utilizarea zerului pentru irigarea terenurilor duce, în timp, la o mineralizare

excesivă, iar ca hrană pentru animale nu este eficientă din punct de vedere economic, 1kg

proteină realizându-se din 1,7 tone de zer.

Valorificarea zerului se poate face pe cale biotehnologică asupra componentelor

valoroase ale zerului, prin cultivarea de tulpini fungice selecţionate din medii naturale,

incluse în colecţia MIUG, aparţinând genurilor Geotrichum şi Kluyveromyces.

Prin asimilarea compuşilor organici se reduce conţinutul de substanţe dizolvate,

încât prin separarea mecanică a biomasei proteice brute, aceasta poate fi valorificată în

alimentaţie şi furajare, iar lichidul rezultat poate fi deversat în apele naturale, fără

implicaţii ecologice.

Folosirea zerului in calitate de mediu nutritiv pentru obţinerea de biomasă prin

metabolizarea aerobă a lactozei a permis cercetătorilor selecţionarea de microorganisme

capabile să producă randamente superioare de conversie a lactozei, să stabilească condiţii

tehnologice optime şi să elaboreze procedee industriale de fabricaţie (Hrantov G.H.,

1976, Wasserman, A.E. 1956,1970).

Prin cultivarea tulpinilor fungice selecţionate, indiferent de aciditatea şi conţinutul

de lactoză iniţial al zerului, după 48 ore de fermentare se obţine o reducere de peste 70%

a substanţelor solubile dizolvate.

Acest fapt ne permite să apreciem că biotehnologia de valorificare a nutrienţilor

din zer prin cultivarea de tulpini fungice selecţionate şi conversia acestora în proteină

fungică conduce la obţinerea unui efluent epuizat ce nu mai prezintă risc din punct de

vedere ecologic.

Capitolul III. Concluzii

Prin realizarea acestei teme, am învăţat fluxul tehnologic de obţinere a brânzei

proaspete de vaci cu 25% grăsime (semigrasă).

29

Este foarte important să se respecte cu stricteţe toate indicaţiile procesului

tehnologic, pentru ca să nu apară defecte la produsul finit.

Aceste defecte pot fi: consistenţă sfărâmicioasă, aciditate ridicată (în cazul

folosirii unei cantităţi prea mari de culturi lactice, în cazul scurgerii întârziate a zerului,

depozitarea brânzei la temperaturi ridicate, etc.), gust amar (cantitate mare de enzimă

coagulantă), gust de drojdie, gust de mucegăit (prelucrarea în condiţii neigienice).

Se recomandă adoptarea unui procedeu de fabricaţie mecanizat cu un separator de

coagul, care asigură o calitate superioară produsului finit.

În procesul tehnologic, la normalizarea laptelui se adaugă smântână pentru a

creşte conţinutul de grăsime a laptelui integral şi totodată creşte şi conţinutul de grăsime

al brânzei proaspete de vaci.

Astfel, randamentul de fabricaţie este de 91,47%.

Anexe

Tabel cu bilanţ global de materiale

Fig.1. Schema bloc de operaţii

Fig. 2. Linia tehnologică de obţinere a brânzei proaspete de vaci

30

Fig. 3. Desenul de ansamblu al utilajului principal: separator de coagul

Bibliografie

Aruş V. A. „Tehnologii şi utilaj în industria laptelui – note de curs”

Azzouz A. „Utilaj şi tehnologie în industria laptelui – îndrumar de laborator”,

Casa Editorială Demiurg Iaşi 2001

31

Azzouz A. „Utilaj şi tehnologii în industria laptelui – partea a III-a, Derivatele

lactate”, Casa Editorială Demiurg Iaşi 2000

Bibire L. „Aparate utilizate în industria alimentară - curs” 2000

Chintescu G. „Produse şi preparate lactate obţinute în gospodărie”, Editura

Tehnică Bucureşti 1986

Chintescu G. „Îndrumător pentru tehnologia brânzeturilor”, Editura Tehnică

Bucureşti

Gavrilă L. „Operaţii unitare 1 – note de curs”

SR 3664 „Brânză proaspătă de vacă”

Nr. Crt. Materiale Intrări Ieşiri U.M.1 Brânză ambalată 1,89 1,89 kg/h2 Brânză depozitată 0 1,89 kg/h3 brânză pastificată şi răcită 1,8902 1,8902 kg/h4 pierderi la ambalare 0 0,0002 kg/h5 coagul presat 1,8977 1,8977 kg/h6 pierderi la pastificare şi răcire 0 0,0076 kg/h7 coagul prelucrat 2,0516 2,0516 kg/h8 zer1 0 0,1231 kg/h9 pierderi la scoaterea coagului din vană 0 0,0308 kg/h

10 lapte închegat 2,0956 2,0956 kg/h11 zer2 0 0,0419 kg/h12 pierderi la prelucrarea coagului 0 0,0021 kg/h13 lapte însămânţat 2,0854 2,0854 kg/h

32

14 enzime coagulante 0,0313 0 kg/h15 pierderi la închegarea laptelui 0 0,0211 kg/h16 lapte răcit 2,0564 2,0564 kg/h17 clorură de calciu 0,0003 0 kg/h18 culturi lactice 0,0308 0 kg/h

19pierdei la pregătirea laptelui pentru închegare 0 0,0021 kg/h

20 lapte pasteurizat 2,0564 2,0564 kg/h21 lapte normalizat 2,0647 2,0647 kg/h22 pierderi la pasteurizare 0 0,0083 kg/h23 smântână 0,4223 0 kg/h24 lapte filtrat 1,6424 1,6424 kg/h25 pierderi la filtrare 0 0,0016 kg/h26 lapte recepţionat 1,644 1,644 kg/h27 lapte integral 1,644 1,644 kg/h

TOTAL 23,5031 23,5031 kg/h

Bilanţ global

33