способ производства молочного продукта и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ производства молочного продукта, включающий стадию ультрафильтрации молока, стадию созревания полученного ретентата с последующей стадией модификации текстуры с получением гомогенного продукта, отличающийся тем, что модификация текстуры включает по меньшей мере одну стадию сжатия указанного продукта в заключительной фазе стадии гомогенизации, вслед за которой следует по меньшей мере одна стадия распределения, позволяющая обеспечить переход от жидкой фазы к твердой фазе данного продукта для получения жидкой сырной массы, и по меньшей мере одну стадию расширения, и предназначенную для формования сырной массы, а также по меньшей мере одну стадию разрезания полученного твердого продукта на куски.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для увеличения объема продукта в жидкий ретентат вводят газообразную среду, а именно углекислый газ или азот.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в жидкую сырную массу включают вкусовые, структурные или пищевые реагенты, возможно немолочного происхождения, причем эти введенные реагенты распределяют гомогенным и однородным образом,

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что упомянутую стадию разрезания твердого продукта на куски осуществляют путем воздействия на сырный жгут по меньшей мере одного режущего узла (20), комбинированно с воздействием на этот сырный жгут узла формования и маркировки (18, 21).

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что предусматривает управление операциями данного способа, которое предпочтительно осуществляют с помощью системы (35) автоматического контроля и управления, выполненной на основе вычислительных процессоров и программируемых автоматических устройств, с целью обеспечения возможности отслеживания, с машинным темпом, движения режущего узла и обжимных губок узла формования и маркировки.

6. Установка для производства молочного продукта, содержащая узел ультрафильтрации молока, узел созревания ретентата, а также узел гомогенизации и средства модифицирования текстуры полученного продукта, отличающаяся тем, что средства модифицирования текстуры содержат по меньшей мере один узел, выполненный в виде пластины (8), снабженной множеством отверстий.

7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что узел гомогенизации содержит у своего выхода по меньшей мере один блок сжатия и конструктивно выполнен в виде гомогенизатора (4), содержащего узел (6) клапанного типа, тарированный посредством системы регулируемых пружин (7), в котором сжимается упомянутый жидкий продукт.

8. Установка по п.6 или 7, отличающаяся тем, что отверстия (9) упомянутой пластины (8) соединены с несколькими, предпочтительно пятью соплами или шайбами (11), выполненными из карбида вольфрама.

9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что отверстия упомянутой пластины (8) обеспечивают возможность прохода различных компонентов, добавляемых впрыскиванием, которые вовлекаются в движение при помощи завихрений движущейся сырной массы.

10. Установка по п.8, отличающаяся тем, что имеет ось (12), перпендикулярную плоскости посадочного места каждого из отверстий (9), в которое установлено сопло или шайба (11), наклоненную на угол 5 - 20^o, предпочтительно 13^o относительно оси (14) упомянутого отверстия.

11. Установка по любому из пп.6 - 10, отличающаяся тем, что она содержит для расширения продукта несколько колен (17), по меньшей мере одно из которых выполнено расширяющимся и открытым в трубчатый участок или трубу (18) произвольного поперечного сечения.

12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что внутренние стенки упомянутой трубы обладают соответствующими поверхностными свойствами, обеспечивающими высокое скольжение, в частности при контакте поверхности с сырной массой, причем упомянутая труба (18) выполнена из пластического материала, а именно типа полиметилметакрилата (РММА).

13. Установка по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что узел формования представлен в виде трубы формования (21), которая является удлиненной и оборудована двойной стенкой, обеспечивающей возможность прохождения текучего теплоносителя, обеспечивающего нагревание или охлаждение сырной массы.

14. Установка по любому из пп.11 - 13, отличающаяся тем, что труба (18) наклонена так, что ее продольная ось (19) образует угол 5 - 30^o, предпочтительно 15^o относительно горизонтальной плоскости.

15. Установка по любому из пп.6 - 14, отличающаяся тем, что упомянутый узел формования (18, 21) снабжен матрицами (22), профиль которых выбран так, чтобы поддерживать формование сырного жгута в габаритах, определенных пользователем.

16. Установка по п. 15, отличающаяся тем, что упомянутые матрицы (22) снабжены в полостях (23) несколькими обжимающими губками (24), на которых выполнены выступы (25), имеющие профиль, аналогичный форме матрицы (22), и выдвигающиеся в направлении сырного жгута, предназначенные для нанесения отпечатка (26) на движущийся продукт.

17. Установка по п.16, отличающаяся тем, что упомянутые обжимающие губки (24) перемещаются по направлению к стенкам сырного жгута с помощью нескольких приводных средств (27), например, таких, как пневматические силовые цилиндры (28).

18. Установка по п. 17, отличающаяся тем, что приводные средства (27) являются силовыми цилиндрами (28), у которых свободные концы штоков взаимодействуют с шарнирными соединения (29) на соответствующих обжимающих губках (24), причем упомянутые шарнирные соединения (29), в частности шаровые шарниры, допускают комбинацию осевого и радиального движения обжимающих губок (24), когда эти губки прижимаются к стенкам сырного жгута.

19. Установка по любому из пп.15 - 18, отличающаяся тем, что имеет режущий узел (20) для разрезания выходящего продукта, выполненный с натянутой металлической или пластмассовой нитью, установленной на качающемся кронштейне (31), совершающем постоянные возвратно-поступательные движения с задаваемым темпом и в определенной фазе с кинематикой упомянутых обжимающих губок (24) и фронтальными стенками (32) матриц (22), чтобы резать продукт на уровне его средней зоны (33), не имеющей отпечатка (26) любой из обжимающих губок (24).

20. Установка по п.19, отличающаяся тем, что режущий элемент узла (20) расположен наклонно так, что плоскость разреза (34) образует угол 5 - 20^o, предпочтительно 8 - 12^o относительно плоскости (32) выхода продукта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу производства молочного продукта и к установке для его осуществления. Более конкретно, изобретение касается получения на основе ретентата, остающегося в результате ультрафильтрации молока, вещества, содержащего в некоторых случаях энзиматические или химические реагенты, но подкисленного термофильными и/или мезофильными молочнокислыми ферментами, а затем обеспечить переход от жидкого состояния в относительно твердое сырообразное состояние, пригодное для разрезания и манипулирования, в котором данный молочный продукт способен к началу цикла соления и созревания.

В известных способах изготовления сыра используются строго определенные последовательности технологических этапов, таких, например, как образование молочного геля или сгустка путем молочнокислого и/или энзиматического подкисления (то есть свертывание молока), формование полученного таким образом молочного сгустка в специальных формах, выделение сыворотки и/или прессование молочного сгустка таким образом, чтобы способствовать его формованию в виде куска, имеющего габариты головки сыра, удаление сыворотки, извлечение сыра из формы, соление или вымачивание в рассоле и завершающая процесс изготовления сыра фаза его созревания.

Эти способы применяются исходя из технологий, позволяющих получить жидкую сырную массу или ретантат ультрафильтрации, содержащие наибольшую часть протеинов сыворотки (см. патент Франции N 2052121). Упомянутые способы позволяют обеспечить высокую производительность сыроделия (непрерывная выработка ретантата), что приводит к экономии сычужного фермента. Тем не менее, поскольку известно, что явление синерезиса, которое представляет собой агрегатирование с течением времени частиц в молочном геле или свернувшемся молоке, практически отсутствует в жидкой сырной массе использование сычужного фермента или энзиматического реагента для молочной коагуляции или кислоты не исключается полностью, что в обязательном порядке подразумевает использование форм для размещения в них сырной массы.

Производство сыра традиционными способами требует иммобилизации большого количества форм в течение достаточно продолжительного времени, что дополнительно приводит к необходимости осуществления операций технического обслуживания этих форм и достаточно трудоемких манипуляций с ними (извлечение готовых головок сыра из форм, их промывка, прессование и т.п.).

В то же время, известны (см., например, патент Германии N 2430199 и патент Франции N 2589331) молочные продукты, получаемые в результате использования способов, основанных на приложении усилий сдвига к ретентату ультрафильтрации и использовании модификации текстуры или строения рассматриваемой субстанции, которая вытекает из такого воздействия. Вообще говоря, такие способы коагуляции применяются к жидким молочным продуктам, в частности, к молочным напиткам или простокваше.

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы устранить характерные для существующих способов производства молочных продуктов недостатки, и создать такой способ, который позволяет получить из ретентата, вырабатываемого в результате ультрафильтрации молока, продукт, в частности, сыр, без необходимости добавления коагулирующего реагента для перехода от жидкого состояния к относительно твердому состоянию, пригодному, таким образом, к осуществлению последующих стадий получения конечного продукта.

В соответствии с данным изобретением предлагается, в частности, использовать явление модификации текстуры или строения, которой подвергается некоторый молочный продукт в заданных физико-химических условиях в том случае, когда к нему прикладываются напряжения сдвига. Таким образом сырную массу из жидкого состояния переводят в относительно твердое состояние, обеспечивающее возможность ее разрезания и манипулирования с ней.

В предпочтительном варианте реализации способ, который является объектом предлагаемого изобретения, позволяет отказаться от:

- возможного введения жидкого ретентата в контакт с сычужным ферментом для образования молочного сгустка,

- использования форм для получения головок сыра.

В то же время этот способ позволяет обеспечить:

- формирование конечного продукта, готового к проведению операции соления, непрерывным и единственным образом,

- получение кусков сыра переменной формы и размеров,

- увеличение объема и/или добавление маркирующего или ароматического вещества,

- введение питательных добавок непрерывным и единовременным образом в вырабатываемый продукт.

Для решения поставленных задач способ производства молочных продуктов в соответствии с данным изобретением, содержащий по меньшей мере одну стадию ультрафильтрации и стадию созревания, характеризуется тем, что он содержит по меньшей мере одну стадию прессования упомянутого продукта на завершающей фазе этапа гомогенизации, вслед за которой осуществляется по меньшей мере одна стадия распределения, позволяющая обеспечить переход от жидкой фазы к твердой фазе данного продукта, после чего осуществляется по меньшей мере одна стадия расширения или увеличения объема продукта для его формования, и наконец, осуществляется по меньшей мере одна стадия разрезания упомянутого твердого продукта на куски.

Другие признаки и преимущества предлагаемого изобретения более подробно представлены в приведенном ниже описании, в котором даны ссылки на сопровождающие чертежи, схематически иллюстрирующие пример практической реализации изобретения, не имеющий ограничительного характера.

На чертежах:

фиг. 1 - схема общего устройства установки, предназначенной для практического осуществления способа по изобретению и содержащей главным образом блок созревания, блок гомогенизации, блок отверждения и формования молочного сгустка, блок разрезания на куски определенного размера и блок соления полученных кусков,

фиг. 2 - вид сверху в разрезе блока отверждения и формования молочного геля или сырной массы,

на фиг. 3 - вид сверху в разрезе с фронтальной стороны плиты, содержащей выпускные отверстия или шайбы, которые обеспечивают изменение физической фазы данного продукта,

фиг. 4 -схематичный вид сбоку плиты, снабженной упомянутыми шайбами,

фиг. 5 - фронтальный вид в разрезе блока предварительного формования, снабженного губками для маркировки, и

фиг. 6 - вид сверху в разрезе блока по фиг. 5.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения способа по изобретению, он содержит последовательность технологических стадий, которые позволяют обеспечить, исходя из жидкого ретентата, получаемого из блока ультрафильтрации 1, получение твердых вырабатываемых продуктов, в частности, сырного продукта.

Жидкий ретентат, полученный в результате ультрафильтрации молока, поступает в резервуар созревания 2, где этот ретентат в случае необходимости подвергается подкислению термофильными и/или мезофильными молочными ферментами. Затем продукт доводится в требуемых физико-химических условиях, в частности, путем соответствующего выбора параметров охлаждения и уровня pH, до характеристик, соответствующих его формованию. В качестве примера можно указать, что для молочного продукта, содержащего термофильные молочные ферменты, температура охлаждения близка к 45^oC, но обязательно не ниже 36^oC, а уровень pH составляет от 5,00 до 5,90.

На выходе из резервуара созревания 2 жидкий ретентат захватывается подкачивающим насосом 3 и подается в направлении блока гомогенизации 4, в частности, с двумя головками, который повышает давление продукта.

В течение этого этапа гомогенизации осуществляется по меньшей мере одна стадия сжатия, в ходе которого данный жидкий продукт сжимается внутри по меньшей мере одного специального узла 6, например, клапанного типа, причем этот узел тарирован при помощи системы регулируемых пружин 7.

В ходе упомянутой стадии сжатия ретентат имеет среднее давление, достигающее 300 бар (30 МПа), и проходит через узел 8, выполненный в виде пластины, снабженной несколькими отверстиями 9, которая позволяет изменить фазу жидкого ретентата и превратить его в желеобразную сырную массу. Упомянутая пластина содержит отверстия 9 в таком количестве и расположенные таким образом, чтобы соответствовать одинаковым секторам 10 на образующей круглой пластины 8, причем упомянутые отверстия 9 заделаны несколькими (в данном случае - пятью) соплами или шайбами, изготовленными из карбида вольфрама. В случае необходимости, на уровне упомянутой пластины 8 могут быть предусмотрены отверстия, предназначенные для прохождения различных компонентов, добавляемых впрыскиванием, которые будут вовлекаться завихрениями в поток сырной массы.

В соответствии с выгодным отличительным признаком данного изобретения, ось 12, перпендикулярная плоскости посадочного места 13 каждого из отверстий 9, заделанных шайбами 11, наклонена на некоторый угол , величина которого составляет от 5^o до 20^o, а в предпочтительном варианте выполнения - 13^o, по отношению к оси отверстия 14. Такая конструкция позволяет, с одной стороны, создать струи, расходящиеся в направлении внутренних стенок 15, а с другой стороны, обеспечить получение плоского профиля скоростей движения сырной массы, причем упомянутая форма профиля скоростей является определяющим фактором для хорошего распределения продукта и для получения желаемой твердости или упругости сырной массы.

В конце этой стадии трансформации продукта осуществляется по меньшей мере одна стадия расширения 16 сырной массы и ее формование в жгут. Эти фазы технологического процесса реализуются при помощи многочисленных колен трубопроводы 17, по меньшей мере один из которых расширяется и открывается в трубчатый участок 18 произвольного поперечного сечения. Внутренние стенки 15 трубы 18 обладают специально созданными и выгодными в данном случае свойствами поверхности, в частности, в смысле состояния поверхности по отношению к находящейся в контакте с ней сырной массе. Эта труба 18 изготовлена из пластмассы, в частности, типа полиметилметакриловой пластмассы (Р.М.М.А.), которая обладает высокими скользящими свойствами.

В то же время, оказывается выгодным наклонить на несколько градусов, то есть на угол величиной от 5^o до 30^o , предпочтительно 15^o, продольную ось 19 упомянутой трубы 18 по отношению к горизонтальной плоскости. Такая конструкция создает, с одной стороны, некоторую потерю напора в упомянутой трубе, достаточную для того, чтобы гарантировать ее непрерывное заполнение, а с другой стороны, создать условия, благоприятствующие последующему разрезанию жгута сырной массы на порции. В трубе расширения осуществляется трансформация сырного геля в однородное тесто достаточно густой консистенции лишенное жидкой вытяжки или сыворотки, причем текстура этого сырного теста уже полностью соответствует текстуре конечного продукта.

Эта текстура имеет упругость или твердость на выходе сопла, которая может быть измерена с использованием следующей технологии.

Кусок испытуемого сыра вставляется в специальный держатель, конструкция которого соответствует нормативам OIN 10331. Совершенно плоскую поверхность испытуемого образца сыра длиной 25 мм располагают пол подвижной натянутой проволокой диаметром 0,3 мм, приводимой в движение в вертикальном направлении со скоростью опускания, составляющей 0,1 мм/с. Температура испытуемого образца при этом составляет 15^oC. Усилие, необходимое для обеспечения проникновения упомянутой проволоки в испытуемый образец сыра, измеряется соответствующими средствами при том, что скорость погружения проволоки в сыр остается постоянной.

Таким образом для образцов сыра, полученных в соответствии со способом, являющимся объектом предлагаемого изобретения, были получены следующие значения усилия проникновения в толщу сыра упомянутой проволоки: от 0,2 до 2,2 Ньютона. Эти величины вполне сопоставимы с аналогичными величинами, полученными для образцов сыра типа свежего сырного теста: 0,04 -0,1 Ньютона.

Последняя технологическая стадия состоит в разрезании сырного жгута на части при помощи воздействия по меньшей мере одного режущего узла 20, такого, например, как натянутая металлическая или пластмассовая нить, совмещаемого с воздействием на упомянутый сырный жгут по меньшей мере одного узла формования и маркировки 21. На выходе из упомянутой трубы жгут сырного теста, который выходит из нее непрерывно в результате постоянного действия средств сжатия 4, проходит через узел формования 21, снабженный матрицами 22, профиль которых выбирается таким образом, чтобы обеспечить форму сырного жгута в габаритах, определяемых пользователем. Таким образом, для получения овальных кусков (головок) сыра упомянутые матрицы 22 в зоне их контакта с сырным жгутом имеют, в частности, вогнутый профиль.

В соответствии с другим возможным вариантом выполнения изобретения упомянутые матрицы 22 имеют прямолинейный профиль для сырного жгута, имеющего плоские грани. Внутри этих матриц 22 в полостях 23 располагается совокупность обжимных губок 24, имеющих выступы 25 с профилем, аналогичным профилю матрицы 22, выдвигающиеся в направлении упомянутого сырного жгута. Эти выступы предназначены для нанесения вдавленного отпечатка 26 на непрерывно движущийся продукт.

Эти обжимающие губки 24 приводятся в поступательное движение в направлении стенок сырного жгута при помощи совокупности приводных средств 27, таких, например, как пневматические силовые цилиндры. Каждый из упомянутых силовых пневматических цилиндров имеет точку анкерного закрепления на неподвижном основании данной сыродельной установки 29, причем каждый из свободных концов штоков пневматических силовых цилиндров 28 жестко связан с соответствующими обжимающими губками 24. Точка шарнирного соединения 29, выполненная, в частности, в виде шарового шарнира, допускает комбинирование осевого и радиального движений упомянутых обжимающих губок 24 в том случае, когда эти губки сжимают стенки сырного жгута.

Кинематика движения упомянутых обжимающих губок 24 может быть представлена следующим образом:

- поступательное движение в радиальном направлении в сторону стенок сырного жгута вплоть до нанесения вдавленного отпечатка на движущийся продукт,

- упомянутый сырный жгут не прекращает при этом своего поступательного движения в направлении выхода из упомянутых матриц 22 и увлекает за собой в осевое поступательное движение губки 24,

- освобождение обжимающих губок 24 и их возврат, например, при помощи специальной системы возвратных пружин 30, в исходную плоскость, то есть в состояние готовности к осуществлению следующего цикла маркировки. Создаваемое таким образом движение напоминает шаг человека.

Упомянутый выше режущий узел 20, выполненный, например, в виде натянутой металлической проволоки на рычаге 31, совершает постоянные возвратно-поступательные движения с заданным темпом и в определенном соответствии с фазами кинематики обжимающих губок 24. При этом фронтальная стенка 32 матриц 22 на уровне средней зоны 33 предоставлена отпечатком 26 каждой из обжимающих губок 24.

В соответствии с другим отличительным признаком изобретения плоскость резания 34 наклонена на некоторый угол величина которого составляет от 5^o до 20^o, а в предпочтительном варианте от 8^o до 12^o, по отношению к выходной плоскости 32 для обеспечения компенсации изгиба жгута сырной массы, который больше не удерживается упомянутой трубой.

Процесс осуществления способа по изобретению в предпочтительном варианте выполнения управляется системой 35 автоматического контроля и управления (не показана), выполненной на основе вычислительных процессоров и программируемых автоматических устройств и способной обеспечить отслеживание, с машинным темпом, движения упомянутого режущего узла 20.

В соответствии с одним из возможных вариантов способа, допускается появление в жидком ретентате разбухания или увеличения объема в результате введения газообразной среды, в частности, углекислого газа или азота. Можно также ввести в жидкую сырную массу или в сырный гель вкусовые, структурные или пищевые добавки, возможно, даже немолочного происхождения, причем упомянутые продукты вводят гомогенным и однородным образом.

Способ по изобретению гарантирует, что большая часть жидкого концентрата, поступающего из блока ультрафильтрации 1, преобразуется после прохождения через упомянутую выше пластину 8, снабженную соплами или шайбами 11, в молочный сгусток со структурой, переходящей от сметанообразного состояния к крепкому и упругому состоянию, близкому к крутому тесту, характеристики которого соответствуют, например, требованиям норм OIN 10331 в зависимости от параметров функционирования. В то же время, в предлагаемом способе отсутствует выделение (экссудация) сыворотки, что приводит к существенному повышению производительности вследствие удержания в составе молочного сгустка или калье практически всех растворимых протеинов.

Здесь следует отметить также в качестве немаловажного преимущества способа по изобретению полное отсутствие стекания сыворотки после разрезания сырного жгута, что обеспечивает уменьшение потери материала на уровне разрезанного на части продукта.

Принимая во внимание взаимозаменяемость трубы формования 21 и матриц 22, в течение весьма короткого промежутка времени можно обеспечить изменение характеристик формы, массы, состава, консистенции и т.п. продуктов, являющихся следствием применения данного способа выработки молочных продуктов, а также увеличить количество производимого продукта путем увеличения количества технологических установок, использующих предлагаемый способ, на выходе из блока 1 ультрафильтрации молока и на входе блока соления 36.

Таким образом, в соответствии с другим вариантом способа по изобретению, труба формования 21 удлиняется и оснащается двойной стенкой, обеспечивающей возможность прохождения текучего теплоносителя, обеспечивающего нагревание или охлаждения сырного теста.

Поскольку известно, что при использовании предлагаемого способа больше нет необходимости во введении сычужной закваски или сычужного фермента в ретентат или жидкую сырную массу для ее коагуляции, отпадает опасность возникновения явления "замасливания" сырной корки, явления, практически всегда наблюдаемого в случае коагуляции прошедшего ультрафильтрацию концентрата, содержащего сычужный фермент.

Разумеется, предлагаемое изобретение не ограничивается описанным здесь примером его практической реализации и представленными в приложении фигурами, но включает все возможные варианты его модификаций, входящие в объем формулы изобретения.