Industria laptelui

Industria laptelui

Laptele este aproximativ 87 % apa, restul fiind proteina, grasime, lactoza, calciu, fosfor, fier si vitamine. Si laptele de oaie si capra este folosit deseori in consumul human dar laptele de vaca este in principal consumat in cantitati mari in tarile UE. Un mare numar de produse lactate cum ar fi smantana, branza si untul sunt produse din lapte.

1 Laptele si smantana

Laptele brut racit este primit la fabrica si transferat in tancul de depozitare vrac. Laptele poate fi separat centrifugal pentru a produce lapte smantanit sau semi-smantanit si materia pentru smantana. Laptele este tratat la cald prin diferite metode cum ar fi pasteurizarea, UHT (la temperaturi foarte ridicate) si sterilizarea pentru inactivarea organismelor care produc stricarea,agentii patogeni si anumite enzime. Procesarea la cald poate fi discontinua sau continuin functie de cantitatea de lapte care este procesata si de metoda folosita. In general parametrii de incalzire petru pasteurizarea continua vor fi 72 °C pentru 15 secunde. Acest proces este cunoscut ca pasteurizare de scurta durata la temperaturi inalte (HTST). Laptele fierbinte este uneori folosit pentru a incalzi partial laptele rece care intra la incalzire intr-o etapa tehnologica cunoscuta ca "regenerare". Dupa pasteurizare, laptele este rapid racit la circa 2 °C. Laptele care nu este tratat la cald in containere este umplut si etansat in containere in conditii de curatenie sau aseptice. Laptele poate fi omogenizat dupa etapa de regenerae, inainte de terminarea etapei de pasteurizare. Omogenizarea disperseaza globulele de grasime egal si previne separarea componentei de smantana.

Laptele praf este facut prin concentrarea laptelui clarificat si omogenizat folosindu-se un evaporator, urmat de indepartarea apei folosind in general difuzia la cald. Praful este in general aglomerat pentru a imbunatatii reconstituirea. Laptele praf integral este susceptibil aparitiei rancezelii oxidative si poate fi ambalat in atmosfera de protectie pentru a extinde perioada de valabilitate.

Figura 2.3. Diagrama de debite pentru procesul de pasteorizare a laptelui                     

Lapte brut Energie electrica Apa, energie electrica                                                                                        apa reziduala, Baza lapte(zahar, cacao Concentrat de fructe, etc Curent electr, smantana apa caldura, apa apa rez Omogenizare lapte standardizat Caldura, curent electric caldura refrigerent, apa de racire                                                                                  caldura material de etansare,                                                                                        reziduuri curent electric curent electric, apa racire                                                                                 incalzire vapori de apa lapte pasteorizat

Camera rece

Masina de ambalare

Tanc de depozitare

Racitor

Pasteorizare

Omogenizare

Sistem de standardizare

Separare

Preancalzire

In plus fata de diagrama operationala pentru incalzire si standardizare, urmatoarele puncte necesita masuri de reducere pentru a putea imbunatati impactul de mediu:

Energia , apa si apa reziduala, reziduuri si emisii :

optimizarea procesului minimizeaza consumul de energie prin incalzire ca si prin refrigerare (regenerarea caldurii, refrigerarea partiala a laptelui brut).

La dimensionarea regenerarii caldurii, aceasta trebuie dimensionata contra cresterii caderii de presiune a timpului de operare, a spalarii si a fazei de amestecare( si de aici pierderea de produs si incarcarea efluientului.

Figura 2.4. Diagrama de proces pentru produse condensate (ex. lapte, condensat UHT) si produse intermediare (ex. concentrate de lapte).

In pasteurizare, procedurile de pornire si oprire si curatarea genereaza apa reziduala. Cantitati mari de energie sunt necesare in pasii de incalzire si racire.

In plus fata de diagrama operationala a produselor condensate din lapte, urmatoarele puncte sunt de notat pentru reducerea impactului asupra mediului, masuri care pot fi utilizate in industria laptelui pentur energie, apa reziduala si apa, emisii:

-pentru consumuri reduse de energie, recompresia mecanica a vaporilor este folosita in locul recompresiei termice. Oricum, este necesar sa se analizeze caz de caz, daca recompresia termica este mai avantajoasa in circumstante specifice.

-compresorul mecanic de vapori si compresorul termic de vapori sunt 2 componente care cauzeaza zgomot si de aceea necesita izolare fonica.

Figura 2.4. Diagrama de proces pentru produse condensate (ex. lapte, condensat UHT) si produse intermediare (ex. concentrate de lapte).

In pasteurizare, procedurile de pornire si oprire si curatarea genereaza apa reziduala. Cantitati mari de energie sunt necesare in pasii de incalzire si racire.

In plus fata de diagrama operationala a produselor condensate din lapte, urmatoarele puncte sunt de notat pentru reducerea impactului asupra mediului, masuri care pot fi utilizate in industria laptelui pentur energie, apa reziduala si apa, emisii:

-pentru consumuri reduse de energie, recompresia mecanica a vaporilor este folosita in locul recompresiei termice. Oricum, este necesar sa se analizeze caz de caz, daca recompresia termica este mai avantajoasa in circumstante specifice.

-compresorul mecanic de vapori si compresorul termic de vapori sunt 2 componente care cauzeaza zgomot si de aceea necesita izolare fonica.

Figura 2.5.Diagrama pentru producerea de lapte praf

Saci sau siloz

Cu pat fluidizat integrat (obtional)

Filtru saci

Cicloni

Cernere

Pat fluidizat cu vibratii externe

Uscare prin difuzie

-ceilalti generatori de zgomote sunt pompele de produs,acestea tiind spre aparitia cavitatii in anumite stari de operare.

Aceste situatii pot fi evitate prin proiectarea unei inaltimi suficiente si/sau prin operarea pompelor prin convertoare de frecventa.

-in general evaporatorul este operat la cea mai mare concentratie posibila a produsului; aceasta deoarece consumul de energie, necesar evaporarii apei in evaporator este mai scazut decat in instalatia de uscare.

(vezi fig.2.5)

In plus fata de diagrama operationala a laptelui condensat,urmatoarele puncte sunt de notat in ceea ce priveste masurile de reducere a impactului de mediu,masuri care pot fi folosite in industria laptelui pentru energie, apa si apa reziduala,emisii:

-uscatoarele prin difuzie produc emisii de zgomot, la carepersonalul este expus

-daca se folosesc instalatii de filtrare pentru CIP in aerul de iesire, nu este necesara folosirea cicloanilor ceea ce permite economii mari de energie si o importanta reducere a zgomotului. Pulberile filtrate care au calitatea necesara pot fi folosite in alte scopuri.

-daca se foloseste un pat fluidizat integrat, pot aparea amestecuri explozibile praf/aer. O protectie mai buna impotriva incendiilor si exploziilor poate fi obtinuta folosind o alarmare din vreme in caz de incendiu (ex. detectia CO).

-energia electrica poate fi economisita daca se evita prezenta supapelor cu acceleratie in ventilatoare si daca sectionarea ventilatoarelor este adaptata frecventei convertoarelor.

-reziduurile de pudra trebuie eliminate in procesarea starii uscate, dar daca exista ele pot fi folosite ca nutret.

Figura 2.6.Proces continuu de obtinere a untului

Smantana Lucrare: Floarea - floarea la angiosperme Referat: Plante erbacee din paduri Smantana redusa bacterial Caldura , Refrigerare Apa Reziduala Inceperea culturii Lapte acru de unt Lapte dulce de unt Inceperea concentrarii Acid lactic, Sare optional Beta caroten optional Apa potabila Refrigerare, curent electric Smantana acra, unt Smantana acra, unt

Camera de racire

Masina de ambalat

Masina de batut untul

Ruperea smantanii(fizic microbiologic)

Ruperea smantanii

Racitor

Pasteorizator

Degresarea smantanei(obtional)

Producerea untului

Untul se produce din smantana separata centrifugal din lapte pasteurizat. Smantana contine circa 35-40% grasime. Procesul este in principiu mecanic in care smantana, emulsie de ulei in apa este transformata in unt, o emulsie de apa in grasime. Acest lucru este realizat prin batere sau prin batere cu agitare. Smantana este rapid racita si pastrata pentru o perioada numita 'maturare'. Apoi smantana este batuta. Prin batere smantana este partial impartita, se separa uleiul din emulsia de apa pana cand se produc 'grauntele de unt'. Faza lichida (laptele de unt) este indepartat si 'grauntele de unt' sunt spalate cu apa. Se adauga sare, daca se doreste, inainte de inceperea etapei 'de lucru' a procesului.Aceasta implica o usoara agitare a grauntelor, supunandu-le unei actiuni de malaxare si adunare. Untul este ambalat si depozitat, in general la frig sau inghet. Un numar de tehnici continue sunt disponibile, in care smantana este supusa baterii la viteze mari si prelucrarii continue.

Vezi diagrama.

In plus fata de diagrama operationala a fabricarii untului, urmatoarele puncte sunt notate ca eventuale probleme de mediu putand fi reduse prin masuri utilizate in industria laptelui pentru energie ,apa ,apa reziduala ,reziduuri si emisii.

- remanetele de unt si crema din masina de fabricat untul sunt complect indepartate la finalul productiei, inainte de spalare (care se face manual, cu apa fierbinte si abur).

Remanentele nu trec in apa reziduala .

-untul din tuburi este indepartat la finalul productiei inaintea spalarii. Acesta este scos cu ajutorul unui bloc de unt care este scos cu aer compresat.

- datorita vascozitatii mari a smantanei, incalzitorul de smantana poate fi drenat cu lapte smantanit inainte de curatirea penrtu reducerea pierderilor de grasime.

- orice lapte de unt care rezulta ca by - produs treburie utilizat ca produs si nu trebuie deservat in apele reziduale.

Fabricarea branzei

Exista numeroase varietati de branza si multe diferente "subtile" intre metodele de procesare. In general, urmatorii pasi de procesare se aplica: producerea cuagului prin actiunea chiagului si/sau a acidului lactic, separarea casului din zer, si prelucrarea casului pentru a obtine branza cu caracteristicile dorite.

Traditional, producerea branzei este un proces manual dar procesele moderne sunt inalt mecanizate. Culturi de start sunt adaugate laptelui pentru a produce cuagul si acidul lactic care se folosesc la coagularea proteinei din lapte. Casul si zerul se separa , iar casul este spalat si taiat in cuburi. Texturizarea branzei,care implica comprimarea si strangerea casului, se face in sistem turn. Blocurile de cas sunt plastificate, se adauga sare si casul este presat. Branza presata este ambalata pentru a o proteja impotriva pierderii umiditatii si impotriva mucegairii in perioada depozitarii. Branza este maturata pentru a dezvolta gustul si textura dorita in conditii de temperatura si umiditate , sub depozitare controlata , cu spalari sau sarari periodice.

Figura 2.7. Producerea branzei

Lapte brut Vezi camera Bectofugat de MF-retendat service Electricitate,apa Apa rez caldura Vezi camera Smantana , lapte smantanit                                    de Serviciu Reducerea bacteriilor, lapte de branza standardizat Cultura, cheag                                                                                electricitate apa, apa calda, Zer dulce                                                                     abur apa reziduala, caldura,zgomot electricitate apa Praf de baranza                                                                         apa reziduala, Cas amestecat si presat Zgomot Saramura                                                                                        electricitate Apa reziduala Remanenti branza Fabrica de procesare a branzei Branza

Camera de racire

Taiere si ambalare

Camera de separare

Baie de saramura

Sistem de pre presare

Reducator branza , Preparator , tanc de depozitare

incalzitor

incalzitor

Racitor

Sistem de standardizare

Pasteorizator

Bectofuga, masina de microfiltrare

Separator

Preancalzitor

In plus fata de diagrama de proces a producerii branzei, urmatoarele puncte sunt luate in atentie pentru a reduce impactul asupra mediului prin masuri care se pot utiliza in industria laptelui pentru energie, apa si apa reziduala, si emisii.

- este necesar sa sublimine zerul complet, in special in punctele critice de productie, ex; portionare, uscare, presare, statiile de preparare etc.

- nu este indicat sa se retina casul in cosuri sau ciururi in zona reziduurilor (cand se folosesc ciururi pentru a limita solidele care pot precipita in apele reziduale) decat daca se poate asigura spalarea regulata a drenajelor, penrtu a nu se crea probleme de igiena.

- proiectarea instalatiei si exploatarea sa sa asigure complet drenarea zerului si casului.

- zerul drenat cald este folosit pentru preincalzirea laptelui

-folosirea unor schimbatoare speciale de caldura va fi luata in consideratie in procesarea discontinua.

- pentru a economisi energie de la conditionarea aerului in camera de racire, acesta este verificat pentru a analiza posibilitatea de a regenera caldura .

4 Fabricarea iaurtului

Iaurtul este un produs din lapte fermentat diferit de branza deoarece nu se adauga cheag iar ingrosarea este un rezultat al acidificarii cu acid lactic si bacterii. Principalele ingrediente pentru iaurt includ, lapte, lapte praf si stabilizatori, cum ar fi amidon modificat. Majoritatea iaurturilor produse in UK se face vrac inainte de adaugarea fructelor si/sau aromelor.

Principalele etape in producerea iaurtului sunt dupa cum urmeaza: cresterea grasimii si a cantitatii de solide fara grasimi prin adaugarea de lapte praf, stabilizatorii pot fi adaugati in acest punct. Laptele este apoi omogenizat la o temperatura de circa 55⁰C.si tratat la cald 80-90⁰C pentru 5 minute, in proces continu, Laptele tratat la cald este racit la 40-43⁰C si insamantat cu organisme de initiere: Streptococus salivarius subspecii thermophilus si Lactobacillus delbrueckii subspecia bulgaricus. Fermentarea dureaza 4 ore. La final laptele este racit la 15-20⁰C, folosind tancuri cu serpetine de caldura sau, adesea schimbatoare de caldura cu care este racit sub 5⁰C si umplut in borcane gata de depozitare si distributie .

Figura 2.8. Productia de iaurt

Lapte brut

	Separator

Apa reziduala

Sistem de standardizare

Preancalzitor

Circulare

Statie de dozare pudra

Smantana

Caldura

Electricitate,

Abur, zgomot

Camera racire

Tunel racire

Camera incubare

Senzori

Masina de umplere

Tanc steril

Dozare culturi

Racitor

Preancalzire

Agitator

Tanc de incubare

Pasteorizare

Sectie de pastrare

Omogenizare

Racitor

Ape rez.

Pastrare

Iaurt standardizat,temperat

Abur, electr.,apa

Cultura                                                  Apa rez

Apa

Apa , abur,

electr.

Fructe apa rez, zgomot

Apa, abur, el.

Curent, refrigerare                               electr.refrig.

Apa rez.

Electricitate, ref.                                               Zgomot,

caldura

Electricitate                                          zgomot caldura

Refrigerare

Iaurt ambalat Iaurt ferm

In plus fata de diagrama de operare pentru iaurt, urmatoarele puncte sunt luate in considerare pentru a lua masurile necesare reducerii impactului de mediu care pot fi folosite pentru reducerea consumului de energie, apa si a cantitatilor de apa reziduala si a emisiilor .

- in mod normal containarele cu fructe sunt trimise inapoi producatorului dupa spalare . Daca ele sunt spalate in instalatie, posibilitatea cresterii valorilor BOD sau a solidelor precipitabile trebuie luata in calcul,

- trebuie verificat daca adjuvantii si aditivii pot fi folositi in ambalaje returnabile sau in tancuri de pastrare in loc de ambalaje nereturnabile.

- proiectul si operarea fabricii trebuie sa asigure drenarea completa a sistemului.

Figura 2.9 Obtinerea amidonului din porumb

Procesul de obtinere al amidonului din grau

Separarea industriala a amidonului din grau este realizata printr-un proces cu doua faze: in prima faza nucleul din grau este macinat si transformat in faina de grau, prin macinare uscata. A doua faza separa faina de grau in componentele sale (amidon, gluten, substante solubile, eventual fibre), printr-un proces de separare umeda. Procesul este realizat intr-un sistem integral in care apa de proces este reciclata intr-un circuit inchis. Adaugarea de apa se face in cateva puncte ale procesului. Extractia amidonului din grau este prezentata sumar in figura 2.10.

FW: apa proaspata

PW: reciclare apa proces

RPW: apa de proces reciclata

Grau

Praf Aer

Praf Aer

Macinare faina

Aer

Tarate

Aluat

RPW

FW

Substante solubile                     A-Amidon B-Amidon Gluten

Rafinare

Rafinare

Spalare

Amestecare FW RPW FW

cu pamant

Concentar

Fermentare     

PW PW PW

PW

Deshidratare

Namol de amidon

Pasta

En. termica Vapori

Evaporare

Uscare

Amidon nativ

En.termica

Amidon modificat

Condensat Vapori

Uscare

Indulcitori lichizi Tarata

En.termica Gluten

Indulcitori uscati

Alimentare grau

Figura 2.10. Procesarea amidonului de grau

Procesarea amidonului din cartofi

Procesul de obtinere a amidonului din cartofi este integral un proces umed. El consta in dezintegrarea tuberculului in pulpa pentru separarea sa in amidon, fibra si suc. Extractia amidonului din cartofi este prezentata in figura 2.11

FW: Apa proaspata

PW: Reciclare apa in proces

RPW: Apa reciclata

WW:Apa reziduala reciclata in proces

RWW: Apa reziduala reciclata

Cartofi

Curatare umeda

Sol

FW

RWW

RPW WW

SO2

	Radere

RPW

	Separare

Suc Fibre Pasta amidon

Deshidratare

En. Termica Adaugare

pamant FW

Separare proteine

Chimica PW RPW

Suc proteic

En. termica En.termica

Evaporare

Uscare

Uscare

Nutret umed PW

Vapori Pasta amidon

vapori

Condensat Proteine din

cartofi

Amidon nativ Amidon modificat

Suc concentrat Amidon modificat

Figura 2.11. Procesul de obtinere a amidonului din cartofi

Procedura uleiului

Germenii separati sunt spalati si uscati. Hexanul se foloseste in general pentru a extrage uleiul din germeni. Hexanul poate fi recuperat pentru utilizare ulterioara.

Producerea siropului de zahar

Pasta de amidon este materia prima pentru obtinerea siropurilor de zahar care se produc prin actiunea acizilor, enzimelor si combinatiilor dintre ele. In procesul tipic, acidul clorhidric diluat si pasta de amidon (produsul final de la productia amidonului inainte de uscare) sunt amestecate. Temperatura este ridicata la circa 140^o C. Conversia amidonului se face in cateva minute. Masa este neutralizata, materia insolubila indepartata prin filtrare si lichidul este concentrat. Lichidul este in general filtrat si tratat cu carbune active sau rasini schimbatoare de ioni pentru indepartarea culorii, cenusii si a altor impuritati minore.