Zhrnutie na Spracovanie Mlieka: Princípy a Technológie
Spracovanie Mlieka: Princípy a Technológie pre Študentov
Úvod
Technológia spracovania mlieka sa zaoberá mechanickými, fyzikálno-chemickými a tepelno-technologickými operáciami, ktorými sa surové mlieko upravuje tak, aby bolo vhodné na ďalšie spracovanie a výrobu mliečnych produktov. Cieľom je zabezpečiť mikrobiologickú kvalitu, trvanlivosť a požadované fyzikálno-chemické vlastnosti mlieka pred ďalším spracovaním (bez zahrnutia otázok bezpečnosti a hygieny mlieka, ktoré sú riešené samostatne).
Definícia: Technológia spracovania mlieka sú súhrnné postupy, zariadenia a operácie vedúce k úprave surového mlieka na technologicky a senzoricky stabilné produkty.
Hlavné operácie základného ošetrenia mlieka
- Odstreďovanie (separácia)
- Homogenizácia
- Štandardizácia zložiek (predovšetkým tuku)
- Tepelné ošetrenie (pasterizácia, UHT apod.)
- Odvetrávanie (deaerácia, dezodorizácia)
Každá z týchto operácií mení vlastnosti mlieka a pripravuje ho na konkrétne výrobky (mlieko balené na pitie, smotana, syry, jogurty, srvátka a pod.).
Odstreďovanie mlieka
Princip
Odstreďovanie využíva rozdielnu mernú hmotnosť zložiek mlieka a pôsobenie odstredivej sily v rotujúcom bubne odstredivky. Ťažšie častice smerujú k vonkajšej stene bubna, ľahšie k stredu.
Definícia: Odstreďovanie je mechanický proces separácie mliečneho tuku (smotany) od mliečnej plazmy vďaka odstredivej sile.
Ciele odstreďovania
- Odstrániť nečistoty
- Oddeliť mliečny tuk (smotanu) od mliečnej plazmy
Zložky vznikajúce pri separácii
- Mliečna plazma (odstredené mlieko) — blízko stien bubna (0,01–0,05 % tuku pri normálnom odstreďovaní)
- Smotana — v strede (až ~45 % tuku pre smotanu)
- Odstredivkový kal — najťažšie častice, obsahuje mikrobiálne bielkoviny a sušinu
Parametre ovplyvňujúce separáciu
- Rotácia a polomer bubna (odstredivé zrýchlenie) — akcelerácia $a$ závisí od frekvencie otáčania $n$ a polomeru $r_1$ podľa vzťahu $a = k, n^{2} r_1$.
- Rýchlosť oddelenia tuku $v$ pre tukové guľôčky môžeme popísať pomocou Stokesovho typu vzorca $$v = \frac{2, a, R^{2} \left(\rho_{1} - \rho_{2}\right)}{9, \eta}$$ kde $R$ je polomer tukovej guľôčky, $\rho_{1}$ hustota mliečnej plazmy, $\rho_{2}$ hustota tuku, $\eta$ dynamická viskozita.
- Teplota mlieka — optimálne $40$–$45,^\circ$C (nízka viskozita, veľký rozdiel hustôt). Pri > $45,^\circ$C sa môže zhoršiť ostrosť separácie mechanickým trieštením.
- Veľkosť tukových guľôčok — väčšie guľôčky sa oddelia rýchlejšie (napr. priemer > $2,\mu$m uľahčuje získanie smotany).
- Prítomnosť vzduchu, mechanické otrasy a množstvo kalu zhoršujú ostrosť odstreďovania.
Druhy odstrediviek
Porovnanie typov:
| Typ | Hlavné použitie | Výhody | Nevýhody |
|---|---|---|---|
| Samoodkaľovacia (smotaňovacia) | Oddelenie tuku a čistenie | kontinuálna prevádzka, vysoký výkon | vyžaduje riadenie prietoku |
| Čistiaca | Odstránenie nečistôt | nízka komplexnosť | neoddelenie tuku |
| Baktofúga | Odstránenie mikroorganizmov (pri zvýš. teplote) | redukcia mikrobiálnej záťaže | vyžaduje vysoké otáčky, špec. podmienky |
| Hermetická | Minimalizuje kontakt so vzduchom | znižuje penenie, lepšia ostrosť separácie | vyššie náklady |
Homogenizácia
Princip a účel
Homogenizácia mechanicky zmenšuje veľkosť tukových guľôčok tak, aby vznikla stabilná emulzia tuku v plazme a zabránilo sa vystupovaniu tuku vo výrobkoch.
Definícia: Homogenizácia je proces mechanickej dezintegrácie tukových guľôčok pri vysokom tlaku, ktorého výsledkom je homogénna distribúcia tuku v mliečnej plazme.
Ako prebieha
- Piestové vysokotlakové čerpadlo tlačí mlieko cez homogenizačnú hlavicu pri tlaku $20$–$30,$MPa (mlieko) alebo $15$–$20,$MPa (smotana).
- Teplota homogenizovaného mlieka je typicky $60$–$65,^\circ$C.
- Pri náhlom poklese tlaku a vysokých rýchlostiach prúdenia vzniká kavitácia a vírivý pohyb, ktoré ved
Zaregistruj sa pre celé zhrnutieUž máš účet? Prihlásiť sa
Technológia spracovania mlieka
Klíčové pojmy: Odstreďovanie využíva rozdiel hustôt a odstredivú silu; kľúčový vzorec pre rýchlosť separácie: $$v = \frac{2\, a\, R^{2} (\rho_{1} - \rho_{2})}{9\, \eta}$$, Optimálna teplota pre odstreďovanie je $40$–$45\,^\circ$C pre najnižšiu viskozitu a najlepšiu ostrosť., Hermetické odstredivky minimalizujú kontakt mlieka so vzduchom a znižujú penenie a trieštenie tukových guľôčok., Homogenizácia redukuje priemer tukových guľôčok pod $1\,\mu$m pri tlaku $20$–$30\,$MPa a teplote $60$–$65\,^\circ$C., Výhody homogenizácie: stabilita emulzie, lepšia konzistencia fermentovaných výrobkov, zníženie strát tuku pri výrobe syrov., Nevýhody homogenizácie: znížená tepelná stabilita bielkovín a zvýšené riziko lipolýzy; preto zvážiť poradie UHT vs. homogenizácia., Štandardizácia sa robí pridaním smotany alebo odtučneného mlieka alebo automatickým štandardizérom; výpočty musia zohľadniť percentá a množstvá., Ostrosť odstreďovania zhoršujú malé tukové guľôčky, prítomnosť vzduchu a mechanické otrasy; ovplyvniť ju možno prietokom, teplotou a tučnosťou smotany., Baktofúgy a membránové separácie sú moderné postupy pre zlepšenie separácie a úpravu vedľajších produktov (srvátka, cmar)., Pri prevádzke homogenizátora a odstredivky sú dôležité pravidelné kontroly tlaku, teploty a sanitácie (HACCP: CP, nie vždy CCP).