Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 6
1.1 Факторы, определяющие расход сырья и продолжительность созревания при производстве сыра 6
1.1.1 Состав и свойства перерабатываемого молока 6
1.1.2 Влияние технологических факторов на расход сырья 18
1.1.3 Влияние технологических факторов на созревание сыров 25
1.2 Основные формы организации производства молочных продуктов 33
1.3 Заключение по обзору и задачи исследований 40
2. Методики выполнения работы 43
2.1 Схема исследований 43
2.2 Основные методы исследований 45
3. Результаты исследований и их анализ 47
3.1 Анализ технологических процессов в производстве сыров различных групп 47
3.1.1 Сыры с высокой температурой второго нагревания 47
3.1.2 Сыры с низкой температурой второго нагревания 56
3.1.3 Мягкие сыры
3.2 Исследование технико-экономических особенностей увеличения объема производства сыров 84
3.3 Исследование технико-экономических особенностей ускорения созревания сыров 91
3.4 Исследование технико-экономических особенностей экономии сырья при производстве сыров
3.5 Экономическая эффективность производства сыров с учетом факторов интенсификации 105
3.6 Разработка программы определения экономической эффективности направлений интенсификации производства
сыров 117
Выводы 121
Список литературы
- Влияние технологических факторов на расход сырья
- Основные формы организации производства молочных продуктов
- Основные методы исследований
- Исследование технико-экономических особенностей увеличения объема производства сыров
Влияние технологических факторов на расход сырья
Молоко представляет собой биологически полноценный продукт, биологическая активность которого выражается не только в удовлетворении пищевых потребностей человека за счет молочного белка и жира. Имеющиеся в нем витамины, микроэлементы, ферментные системы, аминоспирт, иммунные глобулины, лизоцимы, бифидогенные факторы и др. вещества оказывают специфическую активность в регуляции жизненных процессов организма [16].
Тепел А. дает следующее определение молока: молоко представляет собой инкогерентнуго, корпуксулярную, полидисперсную систему, в которой жир эмульгирован, а белки присутствуют в коллоидном состоянии в гомогенном растворе остальных составных частей молока [106].
В молоко входит более 160 компонентов, в том числе 20 аминокислот, 147 жирных кислот, 30 макро- и микроэлементов, 23 витамина, 20 глицеридов, 4 сахара, гормоны, пигменты, ферменты, фосфатиды, лимонная кислота, газы и ДР [14].
Качество молока как сырья для производства сыра, а также качество сыра и его питательная ценность зависят от содержания в молоке всех его составных частей [64,65,74].
Изучению состава и свойств молока посвящены работы Алексеевой Н.Ю., Аристовой В.П., Арутюняна Н.А., Горбатовой К.К., Гудкова А.В., Олконена А., Семенихиной В.Ф., Тепела А., Чапмана Р. и многих других ученых.
Состав коровьего молока непостоянен. На него оказывают влияние порода животных, период лактации, корма и уровень кормления, сезон года, техника доения и другие факторы. Колебания численных величин составных частей молока достаточно велики [7,10,11,33, 45,78,87,106,114].
Вода является как бы плазмой молока, в которой распределено сухое вещество, образующее коллоидную систему [14,33].
Ее содержится в молоке от 83 до 89 %. Она обусловливает физическое состояние продукта, без нее не могут протекать физико-химические и биохимические процессы. В молоке содержится вода свободная и связанная с белками и другими веществами [74,106].
Вода набухания - основная масса воды, связанная с белками молока. Белки молока, обладая свойством набухать, поглощают большие количества воды. При высушивании эта вода испаряется, но от нее зависит консистенция многих продуктов, в том числе сыра [19,45].
Сухое вещество характеризует питательную ценность молока. Оно включает жир, белки, сахар, минеральные вещества, витамины, пигменты. При вычитании из общего количества сухого вещества содержания жира получаем сухой обезжиренный остаток молока (СОМО), который в среднем составляет 8,7%. Компоненты, входящие в состав молока, находятся в разном состоянии и степени дисперсности [14].
Преобладающее большинство липидов в молоке представлено в виде жира. Еще в 1823 г. французский ученый Шеврель указал, что молочный жир -сложный эфир глицерина и жирных кислот. Несмотря на это, и в настоящее время точно не установлен состав молочного жира. По последним данным благодаря использованию газожидкостной хроматографии и других новых методов идентифицировано более 142 жирных кислот СА - Сів молочного жира. Однако большинство из них содержится в жире в минимальных количествах -менее 1% и даже в виде следов. Так, из 60-64 наиболее известных жирных кислот 27 составляют в сумме лишь 1%. Из них лучше всего изучены 18-20 и их часто называют основными жирными кислотами [45].
Жир - более грубодисперсная фаза из всех составных частей молока. В парном или нагретом молоке он находится в состоянии эмульсии, в охлажденном - в виде суспензии. В 1 мл цельного коровьего молока количество жировых шариков колеблется от 1 до 9 млрд. Диаметр их равен в среднем 3-4 мкм (колебания 0,1-20 мкм). Поверхность жирового шарика окружена белковой оболочкой. Количество и размер жировых шариков обусловливают технологические свойства молока при сепарировании и переработке его в масло и сыр. Большие потери жира бывают в тех случаях, когда в молоке преобладают мелкие жировые шарики [14].
Количество жира и величина жировых шариков зависят от породы скота, периода лактации, условий кормления, дойки и других факторов. Жировые шарики имеют оболочку, состоящую из лецитино-белкового вещества, которая препятствует соединению их друг с другом при хранении молока до его переработки [74].
Из химических свойств жира для промышленности наибольшее значение имеют те, которые могут привести к изменениям молочного жира в процессе производства или хранения молочных продуктов. К ним относятся прежде всего ненасыщенность жира и способность его гидролизоваться, окисляться, осаливаться, прогоркать [45,97].
Молочный жир является наиболее энергетически ценным компонентом молока, кроме того, он обусловливает определенный вкус и консистенцию молочных продуктов, их высокую пищевую ценность. Содержание жира в молоке составляет 2,7-6% [101].
Липоиды - жироподобные вещества. К ним относятся фосфатиды (лецитин, кефачин и сфингомиэлин), стерины (холестерин и эргостерин). Они участвуют в образовании жира в молочной железе и играют важную роль в окислительно-восстановительных процессах в организме. Из фосфатидов большое значение имеет лецитин, который вместе с белком составляет лецитино-белковую оболочку жировых шариков молока [14,33].
Основные формы организации производства молочных продуктов
К 1990 г. в СССР насчитывалось около 750 предприятий, вырабатывающих сычужные сыры, и 120 - плавленые; их сменная мощность составляла соответственно 1120 и 520 т. Вместе с тем свыше 400 сыродельных заводов и цехов представляли собой мелкие, размещенные в приспособленных помещениях небольших городов и поселков, технически плохо оснащенные предприятия мощностью до 1 т сыра в смену. Многие из них не были обеспечены в полном объеме паром, машинным холодом, сооружениями для очистки стоков. Совокупная мощность этих предприятий, большая часть которых приходилась на Россию, составляла примерно 220 т сыра в смену, и на них вырабатывалось в год 110-120 тыс. т сычужных сыров [41].
Специализация как форма общественной организации основывается на разделении труда, в результате чего в пределах предприятия происходит обособление и сосредоточение производства на базе стандартизации изделий, типизации технологических процессов и приспособления оборудования к выработке изделия определенного вида [94].
Рост концентрации производства неизбежно влечет за собой развитие и углубление специализации. Специализация предприятий представляет собой процесс концентрации производства однородной продукции или усиление технологической однородности производства в рамках отдельного предприятия [119]. Важнейшими условиями развития специализации являются следующие: увеличение потребности народного хозяйства в продукции конкретного вида, рост масштабов производства, сокращение ассортимента и концентрация производства продукции отдельных видов, возможность обособления стадий технологического процесса. При этом процесс специализации сопровождается преобразованием технической базы предприятий и приспособлением оборудования, технологических процессов, организации труда, кадров и стуктуры предприятия к производству изделий отдельных видов [60].
Процесс специализации производства осуществляется по территориальному и отраслевому признакам.
Специализация по территориальному признаку представляет собой процесс сосредоточения производства продукции отдельных видов в рамках ограниченного числа экономических районов, имеющих преимущества по сравнению с другими районами страны для производства этой продукции [94].
Специализация отдельных сыродельных заводов и районов развитого сыроделия особенно важна в отношении производства таких сыров как швейцарский, советский, мягкие, ввиду того, что как подтверждают долголетний опыт и наблюдения, на вкус их большое влияние оказывают качество поедаемого коровами корма и состояние водопоев. Для производства сыров типа швейцарского наиболее благоприятные зоны: Алтайский, Краснодарский, Ставропольский, Красноярский края, Кабардино-Балкария [69].
Однако, несмотря на имеющийся спрос и хорошие потребительские качества, производство сыров с высокой температурой второго нагревания снижается. Производство же советского сыра, основного представителя сыров этой группы, сократилось столь значительно, что оказалось на грани полного прекращения производства. Главной причиной наряду с высокими требованиями к качеству сырья, является недостаточный уровень механизации технологического процесса, большая трудоемкость производства. Положение осложняется и тем, что производство этого вида сыра, развиваясь в течение 50 лет, так и не привело к существенной концентрации производства [69], Сыроделие же обеспечивающее поставку продукции крупным потребительским центрам в расширенном ассортименте, должно быть сконцентрировано в определенных районах, охватывающих одну или несколько смежных областей и республик [68,69].
В молочной промышленности к специализированным предприятиям можно отнести молочноконсервные, маслодельные и частично городские молочные заводы. И все же специализация не получила еще должного развития, а в отдельных отраслях, в частности в сыродельной, почти полностью отсутствует. Например, сыродельные заводы перерабатывают на сыр лишь 10-30% молока. Только небольшое количество наиболее крупных сыродельных заводов перерабатывают на сыр до 50% молока [117,119].
Существует три формы специализации производства: а) предметная, б) технологическая и в) подетальная. В молочной промышленности наиболее широкое распространение получила предметная специализация. Это специализация отрасли или предприятия на выпуске определенных видов изделий. Так, на большинстве предприятий производят профилирующую продукцию: масло - на маслодельных заводах; сыр - на сыродельных и т.д. [102]. Специализация должна развиваться в двух направлениях:
1. Специализация сырьевой базы на производство отдельных видов молочных продуктов в целях более комплексного использования молока, повышения экономической эффективности его переработки.
2. Специализация района должна проводиться в зависимости от плотности размещения сырьевых ресурсов, состава и качества молока и других природно-экономических условий района, благоприятствующих производству того или иного продукта. При специализации районов в развитии животноводства необходимо учитывать требования молочной промышленности по повышению содержания в молоке белков в районах сыроделия и молочного жира в районах маслоделия.
3 Специализация предприятий, в основу которой должна быть положена и однородность технологических требований к сырью, технологических процессов и оборудования, применяемой для расфасовки продукции тары. Коэффициент специализации (отношение объема производства профилирующего продукта в пересчете на молоко к общему объему переработки молока) должен составлять более 0,5 [119].
Кооперирование - это такая форма организации общественного производства, при которой устанавливаются длительные планомерные производственные связи между предприятиями в совместном изготовлении продукции либо в совместном использовании единой энергетической базы [66].
Из всех прогрессивных форм организации производства кооперирование нашло наиболее ограниченное применение в молочной промышленности. Развитию этой формы организации в значительной мере мешают межотраслевые и межведомственные барьеры, а также недостаточная концентрация производства и, следовательно, большое количество мелких предприятий. Мелким заводам труднее вступать в производственные и иные связи с более крупными предприятиями пищевой промышленности. На кооперированных предприятиях более чем на 30% снижаются удельные капитальные вложения на 8-10% -производственные расходы, производительность труда повышается на 20%. Кооперирование, как правило, перерастает в комбинирование [30,119].
Основные методы исследований
После посолки сыры укладывают в солильном помещении на опорные рамы в наклонном положении для стока рассола на 3-5 часов.
Из отделения посолки сыры перевозят в помещение с температурой 10-12С и относительной влажностью воздуха не более 85 %, где их обсушивают в течение 16-24 часов. Поверхность сыров должна быть обсушена, что предупреждает развитие молочной плесени и ослизнение сыра, а также способствует нормальному развитию культурной плесени. Масса одного сыра после обсушки составляет в среднем 140-145 г.
Созревание сыра русский камамбер происходит в два этапа. На первом этапе - в отделении с температурой 10-12С и относительной влажностью воздуха 88-92 %. Здесь в процессе созревания на 4-5-е сутки на поверхности сыра появляется мицелий белой плесени, тогда сыры переворачивают, чтобы плесень росла равномерно по всей поверхности. Одновременно с этим сыры перемещают для более равномерной обсушки. В возрасте 7-8 дней сыры упаковывают в фольгу и укладывают в коробки. После нанесения этикеток, сыры, уже в ящиках, перемещают в холодильные камеры для дозревания. На втором этапе созревания температура в камерах 2-8С, относительная влажность 75-80 %. Дозревание длится в течение 2 суток. Срок реализации сыра - 5 суток. Данные о продолжительности технологического процесса при производстве сыра русский камамбер приведены в таблице 3.13. Из таблицы 3.13 видно, что продолжительность технологического процесса при производстве сыра русский камамбер составляет 267,1 часов, продолжительность созревания сыра - 228 часов, и удельный вес операции созревания в общей продолжительности технологического процесса - 85,4 %.
Сыр пятигорский относится к сырам, вырабатываемым и созревающим при участии молочнокислых бактерий и поверхностной микрофлоры сырной слизи. Вырабатывается он из пастеризованного и нормализованного по жиру молока. Температура пастеризации 75-76С с выдержкой в течение 20-25 секунд. Таблица 3.13 Затраты времени на производство сыра русский камамбер Технологические операции Затраты времени на операцию, часов Удельный вес,% Свертывание молока 0,3 0,1 Выдерживание сгустка 0,7 0,3 Удаление сыворотки 0,3 0,1 Формование и самопрессование 13,0 4,8 Посолка и стекание рассола 4,8 1,8 Обсушивание сыра 20,0 7,5 Созревание 180,0 67,4 Созревание в холодной камере в упакованном виде 48,0 18,0 Продолжительность технологического процесса, ч 267,1 100,0 Сыр имеет форму прямоугольного бруска со слегка выпуклыми поверхностями, длиной - 22-24 см, шириной - 10-12 см, высотой - 6-8 см. Масса сыра 1,6-2,5 кг.
Поверхность сыра покрыта парафиновым сплавом или полимерной пленкой. Вкус и запах сыра кисломолочные без посторонних привкусов, но допускается легкая горечь. Консистенция мягкая, однородная во всей массе. Цвет теста светло-желтый, равномерный по всей массе. Тесто сыра имеет мелкие овальные угловатые глазки, пустоты и щели, также допускается отсутствие рисунка.
Основные физико-химические и некоторые технологические параметры производства пятигорского сыра приведены в таблице 3.14.
Температура свертывания молока при производстве пятигорского сыра 28-33С, продолжительность свертывания 35-40 минут. Готовность сгустка проверяют пробой на раскол обычным способом.
Готовый сгусток режут на кубики после чего оставляют на 3-5 минут для уплотнения. Затем зерно осторожно и медленно вымешивают в течение 10-15 минут.
После постановки зерна удаляют до 30% сыворотки и сырное зерно еще раз вымешивают в течение 10-15 минут. Таблица 3.14 Физико-химические показатели и технологические параметры производства пятигорского сыра Наименование показателя Норма Содержание жира в сухом веществе, %, не менее 50 Влажность зрелого сыра, %, не более 46 Активная кислотность зрелого сыра,рН 5,3 - 5,35 Содержание поваренной соли, % от 1,5 до 2,0 Продолжительность созревания, суток 15 Кислотность сыворотки к концу обработки сырного зерна достигает 14-16Т. Для снижения кислотности до 11-12Т в сырную массу вносят 5-10% пастеризованной питьевой воды температурой 55-65С.
Второе нагревание производят до температуры 34-36С, его продолжительность 5-10 минут. После чего зерно снова вымешивают в течение 10-20 минут. Готовое зерно должно быть умеренно плотным и упругим, но мягким, размером 7-8 мм. По готовности зерна удаляют еще 20-30% сыворотки, а сырную массу самотеком или насосом подают на формование.
Формование и самопрессование пятигорского сыра происходит в течение 3-5 часов в помещении с температурой 15-16С. Продолжительность данной операции зависит от интенсивности развития молочнокислого брожения и выделения сыворотки. В процессе самопрессования сыры 2-3 раза переворачивают: первый раз - через 25-30 минут, второй - через 1,0 час и последний - через 1,5-3 часа.
После самопрессования пятигорский сыр прессуют. Для этого его разрезают на блоки необходимого размера, заворачивают в салфетки и укладывают в формы. Прессуют сыр в течение 30 минут при небольшом давлении.
Посолку сыра производят в рассоле 18-20%-ной концентрации, температура рассола 10-12С. Посолка длится 16-20 часов и в итоге в готовом продукте должно содержаться 1,5-2% соли. Созревание сыра продолжается в течение 15 суток при температуре 12-14С и относительной влажности 92-95%. В процессе созревания сыры переворачивают через каждые 3-5 суток, не допуская деформации, а также по мере появления сырной слизи светло-желтого цвета сыры на 5-7 суток перетирают, равномерно распределяя слизь по всей поверхности.
Зрелые сыры моют и подвергают тепловой обработке. Мойка сыров производится водой температурой 25-30С. Тепловая обработка - путем погружения в воду температурой 80-85С на 3-5 секунд.
После мойки и тепловой обработки сыры обсушивают в течение 12-24 часов, маркируют и покрывают парафиновым сплавом или упаковывают в пленку. Срок реализации сыра - 15 суток со дня выпуска.
Исследование технико-экономических особенностей увеличения объема производства сыров
При разработке технологических потоков производства сыров необходимо из всех имеющихся направлений интенсификации производства выбрать наиболее эффективное направление. В работе были проведены исследования по трем направлениям интенсификации производства: увеличение объемов производства, ускорение созревания сыров; экономия сырьевых ресурсов при производстве сыров. При определении направлений по повышению экономической эффективности производства сыров очень важно правильно установить признак, по которому будет производиться оценка, т.е. правильно выявить критерий эффективности производства. Критерием повышения экономической эффективности производства на предприятиях является отношение прироста прибыли или экономии от снижения себестоимости продукции к капитальным вложениям, вызвавшим этот прирост или экономию. Иными словами, при оценке повышения экономической эффективности производства сыров необходимо учитывать конкретные условия их выработки и сопоставлять полученный эффект с затратами производственных ресурсов при их изготовлении. Однако, при проведении исследований, были выявлены пути интенсификации производства сыров, не требующие капитальных затрат. Поэтому критерием
Опираясь на результаты расчетов, произведенных в предыдущих разделах данной главы, определим экономический эффект при производстве сыров с высокой температурой второго нагревания, с низкой температурой второго нагревания и мягких сыров, за счет ускорения на 10 % созревания сыров.
Из данных, приведенных в таблице видно, что ускорение созревания наиболее эффективно при производстве швейцарского сыра. Таким образом, при производстве сыров с высокой температурой второго нагревания, для производителя эффективнее интенсифицировать производство швейцарского сыра за счет ускорения созревания.
Из данных, приведенных в таблице видно, что ускорение созревания наиболее эффективно при производстве российского сыра. Таким образом, при производстве сыров с низкой температурой второго нагревания, производителю эффективнее интенсифицировать производство российсгсого сыра за счет ускорения созревания.
Из данных таблицы видно, что ускорение созревания наиболее эффективно при производстве сыра рокфор. Таким образом, при производстве мягких зрелых сыров, производителю эффективнее интенсифицировать производство сыра рокфор за счет ускорения созревания.
Экономический эффект при производстве различных видов сыров за счет ускорения созревания для наглядности проиллюстрируем рисунком (рисунок 3.4), на котором результаты расчетов представлены в виде диаграмм.
Используя результаты расчетов, произведенных в предыдущих разделах данной главы, определим экономический эффект при производстве сыров с высокой температурой второго нагревания, с низкой температурой второго нагревания и мягких сыров, за счет увеличения на 10 % объемов производства.
Из данных таблицы видно, что увеличение объемов производства наиболее эффективно при производстве швейцарского сыра. Таким образом, при производстве сыров с высокой температурой второго нагревания производителю эффективнее увеличивать объем производства швейцарского сыра.
Из данных таблицы видно, что увеличение объема производства наиболее эффективно при производстве сыра рокфор. Таким образом при производстве мягких сыров производителю эффективнее направлять усилия на увеличение объема производства сыра рокфор.
Экономический эффект при производстве различных видов сыров за счет увеличения объемов производства для наглядности проиллюстрируем рисунком (рисунок 3.5), на котором результаты расчетов представлены в виде диаграмм.
Опираясь на результаты расчетов, произведенных в предыдущих разделах данной главы, определим экономическую эффективность производства сыров с высокой температурой второго нагревания, с низкой температурой второго нагревания и мягких сыров, с учетом экономии на 10 % сырья при их производстве.
Из данных таблицы видно, что экономия сырья наиболее эффективна при производстве сыра рокфор. Таким образом, при производстве мягких сыров производителю эффективнее направлять усилия на экономию сырьевых ресурсов при производстве сыра рокфор.
Экономическую эффективность производства различных видов сыров с учетом экономии сырьевых ресурсов для наглядности проиллюстрируем рисунком (рисунок 3.6), на котором результаты расчетов представлены в виде диаграмм.
Таким образом, проведенными исследованиями установлено, что наибольший экономический эффект дает экономия сырья при производстве всех видов сыров. Из группы сыров с высокой температурой второго нагревания предпочтительнее швейцарский сыр - экономический эффект от экономии сырья 5580 руб на 1 т; из группы сыров с низкой температурой второго нагревания предпочтительнее российский сыр - экономический эффект 4220 руб на 1 т; из группы мягких сыров необходимо отдать предпочтение сыру рокфор - экономический эффект 4110 руб на 1 т (рисунок 3.7.).
