Sectie de Fabricare a Branzei Proaspete de Vaci cu Adaos de Legume cu O Capacitate de Prelucrare de 10 Tone Lapte 24 H

1. TEMA DE PROIECTARE

Să se proiecteze o secție de fabricare a brânzei proaspete de vaci cu adaos de legume cu o capacitate de prelucrare de 10 tone lapte/24 h.

2. TEMA DE CERCETARE

Modelarea și optimizarea procesului de obținere a brânzei proaspete de vaci cu adaos de legume cu o capacitate de 10 t lapte/24h.

2.1. Parte experimentală

S-a adoptat un program factorial de tip 33, respectiv cu trei variabile și trei niveluri de variație, pentru măsurarea acidității brânzei proaspete de vaci cu adaos de legume (ardei gras roșu uscat și mărunțit).

Această etapă este influențată de trei variabile:

temperatura de termostatare de 380C, 430C, 480C ( x1 );

timpul de termostatare ( x2 );

concentrația de maia ( x3 ).

Tabelul 3.1. Variabilele și nivelurile de variație luate în calcul

Tabelul 3.2. Valorile măsurate ale funcției de răspuns

Elaborarea modelului matematic

Forma particulară de răspuns pentru programul factorial de tip 33 este următoarea:

Y = a0 + a1 x1 + a 2×2 + a3x3 + a 12x 1×2 + a 13x 1×3 + a 23x 2×3 + a 123x 1x 2×3 +

+ a 11×12 + a 22×22 + a 33×32

Relațiile de calcul:

;

Valoarea coeficienților este:

Ținând cont de rezultatele obținute în urma calculului coeficienților polinomiali, modelul matematic care descrie funcția de răspuns este:

Y =97,32-2,05×1+1,33×2+6,38×3-10,5x1x2-5,91x1x3-9,91x2x3+0,87x1x2x3-14,16×12+4×22+3,16×32

Consider 3 valori experimentale suplimentare:

y10 =65; y20=80; y30=100.

Din rezultatele testului t-student se observă că pot fi eliminați următorii termini:

t1, t2, t123, t33.

Modelul matematic care descrie funcția de răspuns a criteriului de optimizare, după eliminarea termenilor nesemnificativi cu ajutorul testului t-student, este:

y =97,32+6,38×3-10,5x1x2-5,91x1x3-9,91x2x3+14,16×12+4×22

Determinarea optimului funcției de răspuns se realizează prin metoda derivatelor.

Această metodă presupune calcularea derivatelor parțiale de ordinul I în raport cu fiecare variabilă și apoi egalarea cu zero a ecuațiilor obținute. Se obține un sistem de 3 ecuații cu 3 necunoscute pentru funcția de răspuns obținută mai sus.

3. TEHNOLOGIA DE FABRICARE A BRÂNZEI PROASPETE DE VACI CU ADAOS DE LEGUME

Brânzeturile sunt produse nefermentate sau fermentate alcătuite, în principal, din cazeina care formează matricea proteica în care este înglobată grăsimea, cantități variabile de lactoză, săruri minerale, vitamine.

Gama sortimentală de brânzeturi este foarte mare, diferitele sortimente deosebindu-se între ele prin materia primă folosită și prin procedeul tehnologic care determină caracteristicile senzoriale, fizico-chimice și microbiologice. Criteriile de clasificare a brânzeturilor au în vedere felul laptelui, conținutul în grăsime, consistența pastei, procesul de fabricație.

Brânzeturile proaspete se obțin prin coagularea laptelui sub acțiunea exclusivă a bacteriilor lactice sau prin acțiunea asociată a bacteriilor lactice și a unei enzime coagulante.

3.1. Proprietățile produsului finit – brânza proaspătă de vaci cu adaos de legume

Proprietățile organoleptice ale brânzei proaspete de vaci sunt:

– Aspect: pastă omogenă, curată, fără scurgere de zer;

-Consistență: pastă fină, cremoasă, nesfărămicioasă, se admite structura slab grunjoasă la tipurile semigrasă și slabă;

– Culoarea: albă, până la alb gălbuie, uniformă în toată masa;

– Miros și gust: plăcut, caracteristic de fermentație lactică, fără miros și gust străin (acru, amar, de mucegai, de afumat, de drojdii ).

Tabelul 4.1. Proprietățile fizice și chimice ale brânzei proaspete de vaci

Domeniul de utilizare a brânzei proaspete de vacă.

Posibilitățile de utilizare a brânzei proaspete de vacă sunt variate, putându-se consuma ca atare, cu adaos de smântână sau cu diferite ingrediente (cu zahăr și arome sau cu sare și condimente) precum și pentru obținerea unei game variate de preparate culinare și de patiserie.

Brânza proaspătă de vaci face parte din grupa brânzeturilor moi, ce se caracterizează printr-o pastă fină, consistență cremoasă și gust acrișor de fermentație lactică, iar ca un element caracteristic al tehnologiei de fabricație a produsului, este că închegarea laptelui se face sub acțiunea combinată a fermentației lactice și a enzimei coagulante.

De asemenea, brânza proaspătă de vaci are în compoziție un conținut însemnat de săruri minerale ce prezintă o importanță deosebită pentru asigurarea stării de sănătate a organismului uman, dintre care, un rol deosebit revine sărurilor de calciu ce reprezintă cca. 102 mg la 100g produs.

Brânza proaspătă de vaci, datorită conținutului mic de grăsime comparativ cu alte brănzeturi are un aport caloric redus, 100g de produs producând doar aproximativ 105-272 calorii.

Datorită acestor proprietăți, brânza proaspătă de vaci este indicată în alimentația zilnică a copiilor, tinerilor și persoanelor în vârstă sănătoase, precum și a celor care au anumite probleme de sănătate. Astfel, este recomandat ca brânza de vaci să fie consumată de către copii ca sursă proteică și de calciu, ce contribuie la mineralizarea scheletului și formarea dentiției.

De asemenea, regimurile dietetice ale copiilor cu sechele de rahitism pot fi suplimentate cu brânza proaspătă de vaci cu un conținut mai mare de grăsime. Pentru persoanele adulte suferinde de boli ale stomacului, intestinelor, ficatului, vezicii biliare sau cardiovasculare este indicat ca brânza proaspătă să se consume cu prioritate, fiind un aliment dietetic de neînlocuit, cu valoare curativă deosebită. Întrucât se digeră ușor, brânza proaspătă se recomandă să fie inclusă în meniul tuturor persoanelor ce manifestă intoleranta la consumul de lapte.

3.2. Variante tehnologice de fabricație ale brânzei proaspete de vaci cu adaosuri de legume

Datorită avantajelor pe care le are, producția și consumul de brânză proaspătă de vaci a cunoscut o dezvoltare foarte mare, în prezent fiind produsă în majoritatea secțiilor și fabricilor de prelucrare a laptelui din țara noastră.

Pentru fabricarea acestui produs sunt utilizate utilajele și instalațiile din dotare folosite și pentru obținerea altor sortimente de produse cum sunt: instalațiile de pasteurizare, vane și cazane de închegare, crinte pentru presarea coagulului, procesul tehnologic fiind adaptat în funcție de acestea. De asemenea, fabricarea brânzei proaspete poate fi făcută în vane mecanizate, tip Schullenburg, special prevăzute pentru aceasta sau în vane mecanizate orizontale sau verticale, pentru fabricarea brânzeturilor maturate.

Prepararea brânzei de vacă prin închegarea spontană a laptelui (acidifiere naturală)

Vacile de la care provine laptele trebuie să fie sănătoase, verificate periodic, pentru a preveni posibilitatea de a se transmite anumite boli omului. De asemenea, laptele trebuie să fie în condiții de igienă severă, iar vasele cu care vine în contact bine curațate și dezinfectate.

Laptele, imediat după muls, se filtreaza și se trece la închegare în vase smălțuite sau de aluminiu. Încăperea în care se țin vasele cu lapte în timpul închegării, trebuie să aibă o temperatură care să nu scadă sub 20°C (în mod normal 22-26°C). Coagularea se realizează de pe o zi pe alta, datorită creșterii acidității prin formare de acid lactic, ca urmare a dezvoltării bacteriilor lactice.

După obținerea coagulului, acesta se scoate din vasul în care a avut loc închegarea, folosind o lingură mare. Coagulul se scoate într-o tavă acoperită cu sedilă sau tifon în strat dublu. Sedila sau tifonul trebuie în prealabil înmuiate în apă călduță pentru a preveni lipirea coagulului și formarea unei coji care împiedică eliminarea zerului. După ce s-a pus un strat de coagul pe suprafața sedilei, se pune al doilea strat și se continuă în acest mod lăsând un spațiu pe marginea sedilei pentru legare.

Coagulul se taie apoi cu un cuțit (cu vârf rotunjit) în cuburi cu latura de 4 cm, iar capetele sedilei se strâng deasupra masei de coagul. Se lasă în repaus circa 1/2 de ora pentru scurgerea zerului, apoi capetele sedilei se înnoadă în diagonală. Pentru a se scurge zerul, sedila se atârnă și se lasă la scurs timp de 4-6 ore, la 20-230C.

În cazul în care temperatura este mai scăzută, scurgerea zerului va fi îngreunată prin formarea unei coji la suprafața coagulului; dacă temperatura crește peste 25°C are loc acidifierea puternică a brânzei. Brânza de vacă obținuta are consistență moale, fină și slab acidă.

b) Prepararea brânzei de vaci din lapte pasteurizat

Laptele este pasteurizat prin încălzire la 65°C timp de 30 minute. După răcirea acestuia la 24-26°C se adaugă pentru fiecare 10 1 lapte câte 80 ml maia (5 linguri) si 1,5 ml soluție de clorură de calciu 40%.

Maiaua, care se folosește în gospodărie, poate fi lapte bătut sau produsul Sana (din comerț). După ce s-a adăugat maiaua și soluția de clorură de calciu, laptele se lasă în repaus cca 1-2 ore. Se adaugă apoi o cantitate mică de cheag; în cazul folosirii cheagulului lichid (puterea de închegare 1/10 000) la 10 l lapte se adaugă 3-4 picături de cheag. După introducerea cheagului laptele se agită și apoi se lasă în repaus pentru fermentare – închegare, timp de 16-20 ore.

Coagulul format se taie apoi în coloane cu secțiune pătrată, având latura de 6 cm, se lasă în repaus 10-15 minute, iar după eliminarea unei parți din zer, se scoate, se așază pe sedilă și se prelucrează în continuare conform celor prezentate la prepararea brânzei de vacă prin închegare naturală.

Etapele de fabricație

Însămânțarea cu 0,5 % cultură mixtă pe bază de Streptococcus lactis și Streptococcus diaccetilactis și o cantitate de 0,01- 0,015 % clorură de sodium;

Maturare la o temperatură de 23-28 0C, timp de 1-2 ore, până când aciditatea crește la 3-4 0T;

Adăugare de enzime coagulante (cheag): 1-1,5 % cheag la o concentrație de 1 g/ 10000 l lapte;

coagulare în cuve cu pereți dubli timp de 16-18 ore la o temperatură de 23-28 0C, până ce aciditatea zerului atinge50-600T. Există o altă variantă de coagulare la o temperatură de 33-35 0C, timp de 3 ore; în acest caz însămânțarea se face cu 5-7 % cultură mixtă, iar maturarea durează 2-3 ore;

mărunțire parțială în cuburi de 6-8 cm;

filtrare statică a cuburilor timp de 4-5 ore;

presare ușoară la temperature de 16-180C timp de 30 de minute;

răcire la o temperatură de 100C;

mărunțire- pastificare cu ajutorul unui extredor elicoidal;

ambalare și formare; există 2 tipuri de ambalaj de hârtie sau aluminiu

borcane de plastic sau carton parafinat;capacitate:200, 250, 400, 500 g; stocare la o temperatură de 4-60C, timp de 30 de minute.

c) Fluxul tehnologic de fabricare a brânzei proaspete prin fermentare acidolactică (metoda tradițională)

Această metodă de preparare a brânzei proaspete de vacă se practică atât în unitățile de industrializare a laptelui, cât și în condiții de fermă și casnice. Închegarea laptelui prin fermentația acidolactică permite obținerea unui coagul fin, care în condiții de fabrică, se folosește ca materie primă pentru prepararea brânzei dulci pentru copii cu diferite adaosuri- lactoza, stafide, gemuri.

Pentru prepararea brânzei se folosește de, cel puțin, calitatea a II-a cu aciditatea de maximum 21oT. Laptele destinat pentru fabricarea brânzei, este filtrat sau curățat prin centrifugare, normalizat, ținând cont de sortimentul de brânză preparat, pasteurizat la temperatura de 74-78oC timp de 15-20 secunde și apoi răcit la temperatura de fermentare, care variază în limitele a 28-35oC, în funcție de compoziția microflorei pentru fermentare.

Laptele pregătit astfel este introdus în vane cu pereții dubli, în el se adaugă 3-5% maia compusă din bacterii lactice ( Streptococcus lactis, diacetilactis, termophilus), apoi laptele se amestecă 10-15 minute și se lasă în repaus până se obține un coagul fin, dens cu aciditatea de 80-90oT și care la tăiere elimină zer străveziu. Durata coagulării este de 6-12 ore în funcție de tehnologia aplicată. Coagulul obținut se taie în pătrate sau se amestecă și se încălzește lent (timp de 1-1,5 ore) până la 38-45oC, pre plastic sau carton parafinat;capacitate:200, 250, 400, 500 g; stocare la o temperatură de 4-60C, timp de 30 de minute.

c) Fluxul tehnologic de fabricare a brânzei proaspete prin fermentare acidolactică (metoda tradițională)

Această metodă de preparare a brânzei proaspete de vacă se practică atât în unitățile de industrializare a laptelui, cât și în condiții de fermă și casnice. Închegarea laptelui prin fermentația acidolactică permite obținerea unui coagul fin, care în condiții de fabrică, se folosește ca materie primă pentru prepararea brânzei dulci pentru copii cu diferite adaosuri- lactoza, stafide, gemuri.

Pentru prepararea brânzei se folosește de, cel puțin, calitatea a II-a cu aciditatea de maximum 21oT. Laptele destinat pentru fabricarea brânzei, este filtrat sau curățat prin centrifugare, normalizat, ținând cont de sortimentul de brânză preparat, pasteurizat la temperatura de 74-78oC timp de 15-20 secunde și apoi răcit la temperatura de fermentare, care variază în limitele a 28-35oC, în funcție de compoziția microflorei pentru fermentare.

Laptele pregătit astfel este introdus în vane cu pereții dubli, în el se adaugă 3-5% maia compusă din bacterii lactice ( Streptococcus lactis, diacetilactis, termophilus), apoi laptele se amestecă 10-15 minute și se lasă în repaus până se obține un coagul fin, dens cu aciditatea de 80-90oT și care la tăiere elimină zer străveziu. Durata coagulării este de 6-12 ore în funcție de tehnologia aplicată. Coagulul obținut se taie în pătrate sau se amestecă și se încălzește lent (timp de 1-1,5 ore) până la 38-45oC, prin circularea apei fierbinți sau a aburului printre pereții vanei. Coagulul, împreună cu zerul, se introduce în saci de sedilă, care se leagă și se supun autopresării în cărucioare speciale sau ăn cilindri orizontali formați din țevi conccentrice de oțel inoxidabil, prin care circulă un agent frigorific (apă rece, saramură). Acest cilindru se rotește cu viteză mică și sacii cu coagul cad unul peste altul, asigurându-se scurgerea zerului și, totodată, răcirea coagulului. După eliminarea zerului, coagulul se scoate din saci și se trece prinn valțuri sau mașini de pastificare, unde are loc pastificarea și răcirea finală a brânzei. Apoi masa obținută se ambalează în pachete, bidoane și se pregătește pentru livrare.

d) Tehnologia moldovenească

Această tehnologie constă în coagularea laptelui în vane speciale, prevăzute cu site metalice, cu aceeași formă ca și vana. Pregătirea laptelui pentru coagulare se efectuează ca și în cazul fermentării lactice. După introducerea maielei, în unele cazuri și a cheagului, și amestecare, laptele se lasă în repaus pentru creșterea acidității până la 75-85oC și obținerea unui coagul dens. Coagulul obținut se încălzește până la 45-50oC și se menține la această temperatură timp de 20-30 minute, amestecându-l periodic. Apoi masa se răcește în aceeași vană până la 30-40oC, se evacuează o parte din zer (nu mai mult de 2/3 din masa totală) prin robinetul respectiv și, cu ajutorul unui dispozitiv special, se ridică sita metalică cu coagulul, care se transportă și se scufundă pentru 20-30 minute într-o vană cu zer răcit. După aceasta, sita se ridică deasupra vaneiși se lasă pentri eliminarea zerului. Din sită, cu ajutorul unui dispozitiv, coagulul se răstoarnă într-o vană dotată cu șnec, unde se pastifică, fiind transportat apoi pentru ambalare. Brânza răcită se ambalează în pachete, bidoane și se depozitează până la desfacere.

Sub acțiunea maielei și a cheagului are loc o reducre considerabilă a duratei de coagulare (6-8 ore față de 10-12 ore), se obține o aciditate mai redusă a brânzei, însă coagulul este mai grunjos. Utilizarea sitei metalice pentru evacuarea coagulului reduce la minimum folosirea muncii manuale în procesul fabricării brânzei.

În prezent, fabricile mari de prelucrare a laptelui din Moldova sunt dotate cu linii tehnologice mecanizate de obținere a brânzei proaspete de vacă de tipul „Ia.9.OPT-2,5” și „Ia.9.OPT-5,0”. Linia este formată din rezervor pentru fermentarea laptelui și obținerea coagulului, schimbător de căldură pentru tratamentul termic al coagulului și răcirea acestuia, dispozitiv pentru sepaarea zerului și răcitor de brânză.

Rezervorul are forma unui tanc vertical cu manta dublă, prevăzut cu mecanisme pentru menținerea temperaturii și amestecarea coagulului. Schimbătorul de căldură este construit în formă de tub plat cu conducte, fiind asamblat în formă de spirală, axa mare a căreia este situată orizontal. Fiecare conductă are trei sectoare-de încălzire, de termostatare și de răcire. Dispozitivul de separare a zerului este alcătuit din doi cilindri, carcasa cărora este îmbrăcată cu material filtrant, de obicei-lavsan. Cilindrii sunt montați în plan înclinat, cu partea mai îngustă în jos și se rotesc încet.

3.3. Alegerea variantei optime de preparare a brânzei proaspete de vaci cu adaos de legume

3.4. Descrierea procedeului adaptat

Procesul tehnologic de fabricare ce se prezintă este cel clasic, în care închegarea laptelui se face într-o durată de timp mai lungă, la temperaturi scăzute, ce asigură obținerea unui produs de calitate foarte bună, cu proprietăți specifice.

3.4.1. Recepția laptelui

Laptele integral de vacă, destinat fabricării brânzei proaspete, este mai întâi recepționat filtrat și curățit de impuritățile conținute. Laptele provenit de la producătorii individuali din zona de colectare, de la centrele de răcire sau ferme, este trasportat în autocisterne speciale sau în bidoane și este adus la rampa secției de fabricație unde se supune recepției calitative și cantitative.

a) Recepția calitativă

Este o importantă operațiune a procesului tehnologic ce trebuie executată cu multă atenție, cunoscut fiind că de calitatea materiei prime depinde într-o măsură foarte mare calitatea produselor ce se vor obține. Aceasta constă în determinarea parametrilor calitativi ai laptelui crud integral prevăzuți în STAS 2418-61*, în Normele igienico-sanitare pentru alimente și Norma sanitară veterinară. Pentru determinarea parametrilor calitativi prevăzuți se recoltează probe proporțional cu cantitatea de lapte din fiecare ambalaj, constituindu-se o probă medie, iar din aceasta se efectuează analizele necesare în laboratorul secției.

În ceea ce privește frecvența determinării proprietăților calitative ale laptelui recepționat, acestea se împart în:

– determinări zilnice la fiecare lot, cum sunt: proprietățile organoleptice, aciditatea, densitatea, conținutul de grăsime și temperatura;

– determinări periodice, respectiv conținutul de substanță negrasă, titrul proteic, gradul de impurificare, proba coagulării laptelui, proprietățile biochimice și a parametrilor microbiologici.

Rezultatele analizelor se înscriu în registre de laborator, acestea constituind evidența de bază ce atestă calitatea materiei prime. Condițiile tehnice de calitate pe care trebuie să le îndeplinească laptele crud privind proprietățile organoleptice, fizico-chimice și biochimice prevăzute de STAS 2418-61*, sunt arătate în tabelele 4.2. și 4.3.

Tabelul 4.2. Proprietățile organoleptice ale laptelui de vacă

Tabelul 4.3. Proprietățile fizico-chimice ale laptelui de vacă

b) Recepția cantitativă

Este operațiunea prin care se stabilește cantitatea de lapte recepționat de către secția de fabricație și se face volumetric prin măsurarea întregii cantități, care apoi se exprimă în litri. Laptele recepționat direct de la producători, transportat în diferiți recipienți de capacitate mică, se măsoară cu o măsurătoare cu flotor, cu capacitate de 15 l, iar dacă laptele este transportat în bidoane speciale pentru lapte de 25 l, confecționate din material plastic sau metalice, se completează până la semn toate bidoanele, iar laptele rămas în bidonul incomplet, se măsoară cu aceeași măsurătoare cu flotor.

3.4.2. Filtrarea și curățirea laptelui

Cu toate măsurile de igienă ce se iau, în lapte pătrund pe diferite căi, destul de multe impurități formate din particule de praf, păr de animale, murdărie de grajd, resturi de nutrețuri, nisip care trebuiesc îndepărtate înaintea trecerii laptelui la prelucrare, operațiune ce se face prin filtrare și prin curățirea cu ajutorul curățitoarelor centrifugale.

Cea mai simplă metodă de filtrare constă în trecerea laptelui prin mai multe straturi de tifon (4-6) operațiune 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 recepție, la golirea în vanele de prelucrare. Metoda de filtrare prin tifon prezintă dezavantajul că debitul de lapte ce trece este mic, eficiența reducerii impurităților destul de redusă, iar tifonul utilizat trebuie schimbat cât mai des (după filtrarea a cel mult 1000 l lapte de vacă ), spălat și dezinfectat pentru o nouă utilizare. În cazul în care nu se procedează în acest fel, tifonul folosit poate deveni o sursă de infecție cu microorganisme, datorită impurităților prin care trece laptele.

Un sistem de filtrare mai perfecționat constă în utilizarea filtrelor cu cartuș filtrant executat dintr-o țesătură metalică specială din inox, având diferite finețe de filtrare. Acestea asigură filtrarea laptelui în flux continuu și au o construcție simplă, fiind ușor de demontat pentru spălare și curățire.

În secțiile de fabricație cu un nivel tehnic de dotare mai ridicat, curățirea laptelui de impuritățile conținute se face cu curățitoare centrifugale, acesta fiind procedeul cel mai eficace de îndepărtare a tuturor impurităților aflate în stare de suspensie, fără ca să aibă nici o influență nefavorabilă asupra componenților.Curățirea laptelui se face în condiții bune și cu eficiență maximă dacă laptele este preîncălzit la temperatura de 35-400C, dar există curățitoare care funcționează și cu laptele rece. După 2-3 ore de funcționare, curățitorul trebuie să fie oprit pentru îndepărtarea stratului de nămol și spălarea pieselor componente ale tobei de curățire. Curățitoarele mai perfecționate sunt prevăzute cu un sistem de autocurățire ce permite eliminarea impurităților separate prin purjare periodică în timpul funcționării utilajului nemaifiind necesară oprirea prin spălare.

3.4.3. Normalizarea laptelui

În funcție de conținutul de grăsime, brânza proaspătă de vacă se clasifică în patru tipuri:foarte grasă; grasă; semigrasă; slabă.

Dintre aceste sortimente, cel mai mult fabricate și solicitate de consumatori sunt:

brânza grasă, cu min 27% grăsime raportată la substanța uscată;

brânza slabă, cu max 20% grăsime raportată la substanța uscată.

Pentru obținerea acestora, laptele se normalizează la conținutul de grăsime prevăzut în tabelul 4.4.

Tabelul 4.4. Conținutul de grăsime al laptelui normalizat

Operațiunea de normalizare se face direct în vana de închegare, în care se introduce mai întâi laptele integral, la care se adaugă cantitatea de lapte smântânit în totalitate.

Toate produsele ce se fabrică trebuie să aibă conținutul de grăsime stabilit conform standardelor în vigoare sau a standardelor de firmă aprobate. Deoarece in majoritatea cazurilor laptele recepționat din zona de colectare are conținutul de grăsime diferit de cel necesar, se impune aducerea acestuia la valoarea stabilită, astfel ca produsele finite ce se vor obține să corespundă condițiilor de calitate prevăzute. Această operațiune de reglare a conținutului de grăsime este numită normalizarea sau standardizarea laptelui.

În funcție de conținutul de grăsime al materiei prime și de conținutul de grăsime pe care trebuie să-l aibă laptele supus prelucrării pentru obținerea diferitelor produse lactate, procesul de normalizare poate consta în efectuarea uneia din următoarele operațiuni:

Smântânirea laptelui în totalitate și utilizarea laptelui smântânit rezultat, ca atare, pentru fabricarea unor produse dietetice, hipocalorice, cu conținut foarte redus de grăsime.

Reducerea conținutului de grăsime a laptelui integral destinat prelucrării prin adăugarea de lapte smântânit. Aceasta este situația cel mai frecvent aplicată la fabricarea lactatelor.

Majorarea conținutului de grăsime a laptelui destinat prelucrării prin adăugarea de smântâna dulce pasteurizată sau lapte integral cu conținut de grăsime mai mare, operațiune ce se impune în cazul fabricării unor sortimente de brânzeturi cu un conținut foarte mare de grăsime.

În tabelul 4.5. este arătat conținutul de grăsime pe care trebuie să-l aibă laptele normalizat, pentru obținerea produselor cu conținut de grăsime prevăzut de standarde sau norme tehnice de calitate.

Tabelul 4.5. Conținutul de grăsime al laptelui folosit pentru fabricarea brânzei proaspete de vaci

Procesul de normalizare a laptelui constă în trei operațiuni distincte: efectuarea calculelor necesare pe bază de formule, smântânirea cantității de lapte necesară și realizarea procesului de normalizare propriu-zis.

Smântânirea laptelui

Este o importantă operațiune a procesului de fabricare a produselor lactate în urma căreia din laptele integral rezultă smântâna și lapte smântânit.

Operațiunea de smântânire a laptelui se realizează cu separatoare centrifugale.

Realizarea procesului de normalizare propriu-zis

În funcție de utilajele cu care este dotată secția, operațiunea de normalizare a laptelui se poate executa în condiții semimecanizate, mecanizate sau în flux continuu.

Normalizarea compoziției laptelui destinat fabricării brânzei proaspete de vaci are două obiective:

obținerea unei brânze proaspete de vaci cu compoziție conformă standardelor

utilizarea câtmai economică a componentelor laptelui.

Ultimul obiectiv combină scopul economic al realizării unui consum specific redus în fabricarea brânzeturilor cu obținerea unor brânzeturi acceptate de consumatori pentru compoziție și caracteristicile lor senzoriale.

3.4.4. Pasteurizarea laptelui

Procesul de distrugere termica a formelor vegetative ale microorganismelor este determinat de relația temperatură – durată de încălzire. Se consideră că acțiunea letală se realizează la temperaturi de minimum 60º C, însă efectul de distrugere termică începe imediat peste temperatura optimă de dezvoltare a microorganismelor. Regimul de pasteurizare care asigură obiectivele pasteurizării nu trebuie să modifice prea mult proprietățile fizico-chimice ale laptelui.

Între timpul de menținere, τ, a laptelui la temperatura de pasteurizare, tp și coeficienții caracteristici naturii și stării laptelui sub aspectul contaminării cu microorganisme (α și β ) există o relație în condițiile căreia se asigură distrugerea totală a bacteriilor patogene:

În funcție de utilajele cu care este dotată secția, pasteurizarea laptelui se poate face utilizând pasteurizatoare cu plăci sau vane cu pereți dubli.

Pasteurizarea laptelui – se face cu scopul de a distruge formele vegetative ale microorganismelor de a uniformiza calitatea brânzeturilor, de a îmbunătăți consumul specific prin reținerea în brânză a unei părți din proteinele serice ale laptelui. Prin pasteurizarea laptelui în industria brânzeturilor se urmăresc trei obiective:

Distrugerea bacteriilor patogene;

Distrugerea microflorei dăunătoare și oprirea fermentației lactice;

Reducerea consumurilor specifice în fabricarea brânzei proaspete de vaci.

În tabelul 4.6. sunt rezumate principalele avantaje și dezavantaje ale pasteurizării laptelui:

Tabelul 4.6. Principalele avantaje și dezavantaje ale pasteurizării

Pasteurizarea laptelui destinat fabricarii brânzeturilor proaspete se face în funcție de utilajul existent în fabrică și anume la temperatura 71-730C, în vana cu pereții dubli timp de 20-40 secunde, pentru asigurarea calității din punct de vedere microbiologic.

3.4.5. Răcirea laptelui

După pasteurizare laptele este răcit la temperatura de închegare, cuprinsă între 23-28oC, ce variază în funcție de anotimp și de temperatura din interiorul secției de fabricație. Astfel în perioadele mai călduroase din timpul verii, temperaturile practicate vor fi mai reduse, iar pe timpul iernii, când de regulă temperatura în interiorul secției de fabricație este mai scăzută, închegarea laptelui se va face la temperaturi mai ridicate.

Răcirea laptelui se face în vana în care s-a făcut pasteurizarea astfel: laptele este răcit prin introducerea între pereții dubli a apei de la rețea, după care laptele rămâne în continuare în aceeași vană pentru închegare.

3.4.6. Pregătirea laptelui pentru închegare

În laptele pasteurizat și răcit la temperatura de închegare se adaugă mai întâi cultura de bacterii lactice liofilizate cu inoculare directă sau maia preparată, care au în componență streptococci lactici mezofili, acidifianți și aromatizanți

( Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Streptococcus diacetylactis) ce produc acidifierea corespunzătoare a laptelui, imprimă o aromă specifică, consistentă fină și favorizează eliminarea zerului.

La fabricarea brânzei proaspete, culturile de bacterii lactice folosite, prin procesul fermentative pe care îl produc, contribuie la coagularea laptelui, asigură o mai bună eliminare a zerului, precum și obținerea produsului cu o consistență fină, cremoasă, gust plăcut și aromă specifică. Cultura CHOOZITTM103 DIRECT FD este o cultură cu acedifiere rapidă la un pH mai mic. Nu formează CO2 sau arome, întrucât nu are loc fermentație citrică. Acidul lactic format este predominant de tipul L (+). Comparative cu alte culture, temperature maximă admisă în timpul fabricației este relative mare (cca. 42oC). Ca urmare, această cultură este corespunzătoare pentri fabricarea brânzei proaspete. Culturile liofilizate sunt ambulate în flacoane de polietilenă, PET-uri sau sub formă de plicuri din folie metalizată de aluminiu. Pentru a asigura o repartizare cât mai uniformă a culturilor în întreaga cantitate de lapte se face o amestecare cât mai bună cu agitatorul.

După circa o oră – timp în care se face maturarea laptelui, se mai adaugă în lapte, cu scopul de a-i îmbunătăți proprietățile de coagulare, clorură de calciu în cantitate de 12-15 g la 100 l lapte prelucrat.

Tabelul 4.7. Cantitatea de soluție de clorură de calciu ce se adaugă în lapte

3.4.7. Maturarea laptelui

Scopul maturării laptelui este de a favoriza procesul de dezvoltare a bacteriilor lactice provenite din culturile adăugate, având ca urmare o creștere a acidității, ce contribuie la îmbunătățirea procesului de coagulare a laptelui. Durata maturării este de 1-1,5 ore, timp în care aciditatea laptelui crește cu 3-4oT, ajungând la 23-25oT.

În timpul procesului de maturare este indicat ca laptele să se mai amestece cel puțin o dată, prin aceasta urmărindu-se prevenirea separării la suprafața grăsimii, precum și stimularea pentru o mai bună activitate a culturilor lactice adăugate și evitarea formării unor zone de fementare ce ar putea conduce la o coagulare neuniformă.

Maturarea laptelui – constã în multiplicarea moderatã a microflorei laptelui crud (ajungându-se la aprox 106 celule/mol) cu o creștere a aciditãții de 1-20 T. În cazul în care maturarea este lentã se poate adãuga laptelui de searã, proaspãt muls, o culturã de bacterii lactice de 0,01%. În ambele cazuri, pentru maturarea naturalã, laptele crud trebuie sã aibã caracteristici microbiologice superioare și el se pãstreazã peste noapte, la 10 – 150 C. Maturarea laptelui pasteurizat se poate face în douã moduri:

– maturarea de scurtã duratã, când în laptele pasteurizat și rãcit cu 2 – 30 C peste temperatura de înghegare, se adaugã o culturã activã de bacterii lactice ( max 1% ) și se menține 40 – 60 min, timp în care aciditatea laptelui înregistrezã o creștere cu 0,5 – -1oT.

– maturarea de lungã duratã ce se aplicã laptelui se searã, proaspãt și de bunã calitate care se pasteurizeazã și se rãcește la 10 – 120 C, i se adaugã o cantitate mai mare de maia menținându-se la maturare pânã a doua zi dimineațã.

3.4.8. Închegarea laptelui

Închegarea sau coagularea reprezintă o etapă esențială pentru fabricarea brânzei proaspete de vaci. În această etapă cazeina din lapte este transformată în gel în structura căruia sunt reținute celelalte componente și unele celule microbiene.

Coagularea laptelui este un proces chimic complex alcătuit de mai multe reacții ce decurg succesiv sau simultan și printre care formarea de specii acide din descompunerea lactozei și modificarea structurii cazeinei joacă un rol preponderent. Astfel, principalii componenți ai laptelui implicați în procesul complex de acidifiere-coagulare sunt lactoza și cazeina.

Din punct de vedere chimic, lactoza este un dizaharid format dintr-o moleculă de glucoză și o moleculă de galactoză. Lactoza este principalul zaharid al laptelui, pe lângă urmele de galactoză și glucoză, ce rezultă din procesul de hidroliză.

Coagularea poate fi realizată prin acidifiere (fermentație lactică) sau biocataliză (pe cale enzimatică). În funcție de modul de cagulare aplicat, se obține un gel „lactic” sau un gel „cheag” care înglobează în structura lor globule de grăsime, celule bacteriene și zer.

Prin coagulare acidă soluția coloidală formată din micele de fosfocazeinat de calciu este destabilizată printr-un proces de natură electrochimică. Prin fermentație lactică, lactoza din lapte este transformată în acid lactic care determină reducerea ionizări funcțiilor acide ale cazeinei și, în consecință, micșorarea puterii sechestrante a cazeinelor αs și β față de minerale. Rezultă o solubilizare a calciului și a fosfatului micelar cre este totală la pH 5,2 și 40o C, la pH 5,0 și 20o C și la pH 4,6 și 4o C.

Sub acțiunea specifică a unor microorganisme, lactoza, și urmele de galactoză și glucoză ce rezultă din procesul de hidroliză a acestuia, pot suferi o serie de procese fermentative de descompunere pentru a da naștere acidului lactic.

Pentru închegare, în laptele maturat din vană, cu temperatura de 23-28oC, se adaugă cantitatea de enzimă coagulantă, calculată astfel ca procesul de coagulare să se facă în timp de 16-18 ore. Enzima coagulantă se adaugă sub formă de soluție ce se prepară conform prescripțiilor firmei furnizoare. Enzima coagulantă are rol de a desăvârși și precipita proteinele, care are loc în paralel sub acțiunea acidifiantă a maialei.

Lactoza, glucid specific laptelui, constituie singura sursă de galactoză pentru om, fiindu-i necesară în sintetizarea metabolică a galactocerebrozidelor, compuși implicați în dezvoltarea sistemului nervos central, precum și evitarea tulburărilor de inteligență la copii.

Fermentarea lactică

Fermentarea lactică implică descompunerea lactozei în acid lactic. Acest fenomen provoacă o creștere a acidității laptelui și declanșarea procesului de coagulare, proces valorificat în fabricarea produselor acidolactice și a brânzeturilor.

Fermentarea alcoolică

Fermentarea alcoolică se desfășoară sub acțiuea unor enzime secretate de drojdii și implică descompunerea, într-o primă tapă, a lactozei în glucoză și galactoză, apoi scindarea acestor în fabricarea chefirului.

Fermentația propionică

Fermentația propionică implică transformarea prealabilă a lactozei în acid lactic,care, sub acțiunea unor enzime, se transformă la rândul său în acid propionic, acid acetic, bioxid de carbon și hidrogen.

4. Fermentația butirică

Fermentația butirică transformă lactoza în acid butiric, bioxid de carbon și hidrogen. Considerat, nu de foarte multă vreme, un defect, gustul amar rezultat de formarea acidului butiric, acest proces este, la ora actuală, utilizat în maturarea anumitor tipuri de brânzeturi.

În procesele fermentative, bacteriile lactice joacă un rol promordial, determinând, în primul rând acidifierea laptelui, comform schemei reacționale de mai jos:

C12H22O11 → 4 CH3-CHOH-COOH

lactoză acid lactic

2C6H12O6 +H2O → 2 CH3-CHOH-COOH + CH3-CH2OH + CH3COOH + CO2+H2

glucoză acid lactic etanol acid acetic

Soluția de enzimă coagulantă se introduce în lapte în jet subțire, asigurându-se în același timp o amestecare cât mai bună pentru repartizarea uniformă în toată masa, după care se continuă amestecarea cel puțin 5 minute, lent, prin mișcări circulare de jos în sus,. Se oprește apoi mișcarea laptelui, după care se lasă în repaus până la coagulare, iar vana se acoperă cu capacele prevăzute sau cu pânza sedilă, pentru a se preveni răcirea coagulului și pătrunderea unor impurități din mediul exterior.

În timpul coagulării trebuie menținută constant temperatura, admitandu-se o diferență de max. ±20C, față de temperatura inițială.

Cazeina, masa albă a laptelui, este principala componentă proteică a laptelui și ocupă un loc privilegiat în procesele tehnologice de fabricare a produselor acidolactice și a brânzeturilor. În funcție de natura microorganismelor utilizate, de gradul de prospețime a laptelui, precum și de temperatură, coagularea laptelui poate să implice în mod diferit toate proteinele din lapte, ceea ce explică gama largă de tipuri de coagul lactat.

Există patru forme α, β, γ și K ale cazeinei care se deosebesc prin interacțiunea lor cu enzimele coagulante și cu căldura. Sub acțiunea bacteriilor acidifiante, variantele α și β precipită, iar cazeina γ precipită sub formă de zară. Coagularea termică a γ-cazeinei și a proteinelor serice generează urdă. Cazeina K este un substrat specific al chimozinei din cheag și coagulează sub formă de para-K-cazeină, implicată în formarea a așa-zisului coagul de brânză (schema 4.4.8.)

Precipitarea diferitelor forme de cazeină variază așadar în funție de aciditatea plasmei din lapte și de temperatură, acest proces având loc numai atunci când proporția globală a variantelor α și β în lapte depășește valoarea 90%, ceea ce explică, că anumite tipuri de lapte se pretează greu coagulării. Procesele de coagulare a diferitelor forme de cazeină, fiind reacții cinetice ce pot fi catalizate de speciile acide prezente în plasmă, au randamente direct proporționale cu temperatura și timpul.

Schema 4.4.8.

Coagularea este un proces chimic în esență, iar mecanismul său variază în funcție de natura agentului care îl declanșează (căldura, aciditatea, enzimele),. Acest proces constă în reticularea accentuată a globulelor de proteine (crearea de legături chimice stabilite) într-o sructură tridimensională, semi-solidă și gelatinoasă, ce înglobează particule de materie și pungi de zer.

În laptele proaspăt, cazeina se prezintă sub formă de mici micele de dimensiuni mai mici decât cele ale globulelor de materie grasă (diametrul cuprins între 30 și 300 nm), iar concentrația acestor micele în lapte proaspăt este de circa 1012 micele/ml lapte. Micelele de cazeină, în ansamblul lor, sunt puternic hidratate (3,5-3,7 g apă/g proteină) și sunt alcătuite din subunități de cazeină, agregate în submicele, fiecare dintre acestea fiind formată din αS1-, αS2-, β- și K-cazeină în raport de 4:1:4:1.

Pentru a înțelege procesul de coagulare, este necesar să se cunoască proprietățile micelelor de cazeină și mecanismul intim al coagulării laptelui. Coagularea laptelui are loc prin transformarea cazeinei în paracazeină, așa cum se arată în următoarea schemă reacțională:

Cazeina + proteinele lacticeParacazeină + proteine serice

Ca2+

Paracazeinat de calciu (coagul insolubil)

Sub acțiunea enzimelor coagulante, structura K-cezeinei este modificată, iar rolul protector al acesteia față de celelalte fracțiuni proteice încetează. În acste condiții, complexul cazeinic intră în reacție cu ionii de calciu, obținându-se astfel coagulul de lapte.

K-cazeina se găsește la suprafața submicelelor care sunt legate între ele prin intermediul unor grupări de tip fosfat de calciu coloidal. K-cazeina are o parte hidrofobă care reprezintă circa 2/3 din molecula de K-cazeină. Această parte hidrofobă este legată prin intermediul unor grupări H2N de α și β-cazeină precum și cu fosfatul de calciu.

Cealaltă parte a moleculei de K-cazeină (1/3) are o grupare terminală anionică drofilă, orientată spre exteriorul submicelei. O submicelă de cazeină prezintă numeroase grupări hidrofilice datorită glucidului din structura acestei părți a K-cazeinei. Cele două părți componente ale K-cazeinei sunt unite prin (legătura peptidică fenil alanina 105-metionina 106), legătură ce asigură interfața dintre mediul roteinic coloidal și mediu apos al plasmei.

În stabilirea mecanismului procesului de coagulare a laptelui, s-au pus în evidență două etape:

 prima etapă are o viteză de reacție apreciabilă chiar la temperatură de 0oC și este independentă de acțiunea ionilor de Ca2+. În această etapă, legătura peptidică este scindată de enzima coagulantă, punându-se în libertate partea anionică hidrofilă cu masa moleculară 6754 și care conține 64 resturi aminoacidice.

 etapa ulterioară de coagulare propriu-zisă, neenzimatică, constă în asocierea micelelor de cazeină astfel destabilizate prin scindarea glicomacropeptidei din K-cazeină. De fapt, agregarea micelelor de cazeină începe atunci când aproape 80% din K-cazeină este hidrolizată. Micelele formează structuri de lanțuri (filamente, prin condensare liniară) care apoi se agregă într-o rețea tridimensională (reticularea filamentelor sub formă de gel) care înglobează globulele de grăsime și pungi de zer.

Coagularea propriu-zisă nu are loc la temperaturi de sub 15oC, chiar dacă K-cazeina a fost scindată complet.

Factorii care influențează coagularea enzimatică a laptelui sunt:

 temperatura optimă pentru acțiunea speciei coagulante este de 40-41oC. În practică, în tehnologia de fabricare a brânzeturilor, temperatura de coagulare variază între 25 și 42oC.

 cantitatea de săruri de calciu, care influențează durata coagulării dar și calitatea coagulului. La un nivel scăzut de săruri de calciu se mărește durata coagulării, iar coagulul are consistența moale.

 gradul de aciditate al laptelui, care favorizează viteza de coagulare. În fabricarea brânzeturilor, cheagul are o activitate optimă la un ph de 6-6,4.

 cantitatea de enzimă coagulantă, care determină viteza de coagulare.

 compoziția chimică a laptelui; astfel un conținut mai mare de substanță uscată, determină folosirea unei cantități ma mari de enzimă coagulantă pentru a obține coagularea în timp dorit și o consistență normală a coagulului.

3.4.9. Prelucrarea coagulului

Aprecierea sfârșitului închegării laptelui și începerea procesului de prelucrare a coagulului este deosebit de importantă întrucât, dacă acesta se începe prea repede, au loc pierderi prea mari datorită prăfuirii coagulului, iar produsul obținut va fi de calitate necorespunzătoare ( prea moale, cu umiditate depășită ). Dacă momentul optim pentru prelucrare este depășit, atunci se produce o supraacidulare a coagulului, iar produsul ce va rezulta va avea aciditatea depășită.

După obținerea unui coagul normal, acesta este supus tratamentului tehnologic, care include următoarele operații: tăierea și mărunțirea coagulului, încălzirea a II-a și uscarea bobului de coagul. Aceste operații au ca scop înlăturarea zerului și crearea condițiilor favorabile pentru desfășurarea proceselor microbiologice și biochimice în perioada de formare și maturare a brânzeturilor.

Coagulul bine închegat se taie în „coloane” cu latura de 2-3 cm, apoi în cuburi cu aceeași latură cu ajutorul unor dispozitive speciale (lire sau cuțite) bine ascuțite pentru aevita pierderile de coagul în zer (prăfuirea coagulului). După tăiere, coagulul se lasă în repaos 10-15 minute pentru întărire. Apoi se trece la amestecarea atentă a masei de coagul, care se face mecanizat cu ajutorul unor lire cu strune groase. În unele cazuri se efectuează numai tăierea coagulului în „coloane” verticale, apoi se recurge la mărunțirea prin amestecare până la obținerea bobului de coagul. Ca rezultat al tăierii, mărunțirii și amestecării coagulului, bobul de coagul elimină zerul reținut la coagulare. În tehnologia brânzeturilor, acest proces se numește sinereză.

Durata amestecării depinde de viteza de deshidratare a bobului de coagul și de dinamismul procesului acidolactic, determinându-se după gradul de comprimare a bobului de coagul și creșterea acidității zerului. După 10-15 minute de amestecare, din vană se elimină circa 20-25% zer raportat la masa de lapte închegat; ulterior, masa de boabe + zer este supusă încălzirii a II-a. Scopul acestei operații este eliminarea maximă a zerului și crearea condițiilor favorabile pentru dezvoltarea bacteriilor termofile. Încălzirea a II-a se realizează prin cicularea aburului sau a apei calde în spațiul dintre pereții vanei de coagulare. Procesul de încălzire trebuie să decurgă lent, cu 1-2oC/min., pentru a evita agregarea boabelor de coagul. Totodată, amsa se amestecă încontinuu pentru o încălzire cât mai uniformă.

Încălzirea a doua se poate realiza și prin adaos, în masa de boabe+zer, a zerului cald până la obținerea temperaturii necesare, care este specifică pentru fiecare sortiment de brânzeturi.

În cazul creșterii prea intense a acidității, se practică diluarea zerului cu apă cu temperatura de minimum 85oC, realizându-se astfel încălzirea a II-a. Cantitatea de apă reprezintă circa 15% (raportată la masa de zer) și depinde de condițiile tehnologice concrete. După obținerea temperaturii optime, masa se mai amestecă 10-15 minute pentru întărirea bobului de coagul, această operație numindu-se „uscarea„ bobului.

Pentru îndepărtarea zerului separat, coagulul se acoperă cu o pânză sedilă pe toată suprafața, la mijlocul căreia se așează o scafă pentru crearea unei denivelări în care se adună zerul care a trecut prin sedilă, de unde, acesta este evacuat prin sifonare sau cu scafa.

3.4.10. Scoaterea coagulului din vană

Operațiunea se face în mod diferit în funcție de vanele folosite și poziția de amplasare a acestora. Astfel, dacă închegarea se face în vane amplasate direct pe pardosea, atunci scoaterea coagulului se face manual, cu ajutorul scafei sau găleților. În schimb, dacă se folosesc vane de închegare prevăzute cu orificiu de golire având diametru mai mare ( ø150 mm ), amplasate pe o platformă, la diferență de nivel, atunci evacuarea coagulului se face prin curgere liberă prin orificiul prevăzut, acționându-se în mod corespunzător clapeta de inchidere.

Din vanele de închegare coagulul este trecut pentru presare în compartimentele crintelor sau în vane-presă special prevăzute pentru aceasta, ce au fost căptușite în prealabil cu pânză sedilă. Este posibil ca în locul pânzelor sedile să se utilizeze săculeți confeționați din același material, având capacitatea de 6- 8 kg, care după umplere sunt legați la gură și așezați în compartimentele crintei sau vanei presă.

Indiferent de metoda folosită, evacuarea coagulului din vane trebuie să se facă cât mai repede, întrucât orice întârziere conduce la răcirea masei de coagul, ceea ce îngreunează eliminarea zerului, mai ales dacă temperatura din încăpere este mai scăzută. De asemenea, se va avea în vedere ca trecerea coagulului din vană să se facă cu pierderi cât mai mici, pentru a se preveni depășirea normelor de consum.

3.4.11. Presarea coagulului

Această fază tehnologică are drept scop comprimarea boabelor de coagul într-o masă compactă, eliminarea zerului rămas între boabe și formarea unui strat dens, închis la suprafața bucății de brânză

După ce vana presă sau compartimentele crintei au fost umplute cu coagul, se leagă colțurile pânzei sedilă în diagonală, două câte două, după care se lasă la autopresare timp de 4- 5 ore. Se trece apoi la presarea brânzei, operațiune ce se face în mod diferit, în funcție de utilajele folosite. Astfel, dacă presarea se face în crinte, atunci peste pânzele cu coagul din fiecare compartiment se așează plăcile perforate de presare și se fixează barele transversale prevăzute la capăt cu un șurub de strângere și prin înfiletarea acestuia- prin intermediul unei pârghii- apasă asupra plăcilor perforate, realizând presarea coagulului. La crintele ce nu sunt prevăzute cu un sistem mecanic de presare, se folosesc greutăți ce se așează pe placa perforată. Dacă pentru presarea coagulului se folosesc vane presă, atunci peste pânza sedilă cu coagul se așează tabla perforată de presare și cadrul metalic din țeavă apoi se fixează bara transversală ce se sprijină pe suporții de la marginea vanei. La mijloc, bara transversală este prevăzută cu un ax cu filet ce are la capătul superior o roată, care prin înfiletare determină apăsarea cadrului metalic și a plăcii perforate, realizându-se astfel presarea coagulului.

În scopul favorizării eliminării zerului, pe durata autopresării și a presării, este recomandat să se facă de câteva ori o „rupere” a coagulului din pânze și „întoarcerea” acestuia, urmărindu-se obținerea produsului cu o consistență suficient de tare, iar conținutul de umiditate să se încadreze în limitele prevăzute. Atunci când aceste condiții sunt îndeplinite, se slăbește sistemul de presare, se îndepărtează barele trensversale și placa perforată de presare. Pentru a se împiedica creșterea acidității peste limitele admise, defect destul de frecvent întâlnit, mai ales în perioadele călduroase ale anului, se va urmări ca durata presării să fie cât mai scurtă, iar temperatura în încăpere nu va depăși 16- 18 oC. În același timp, trebuie avut grijă ca în timpul iernii, temperatura în sala de fabricație să nu fie prea scăzută, întrucât îngreunează foarte mult eliminarea zerului.

3.4.12. Pastificarea și răcirea brânzei proaspete

Din vanele presă sau crintele folosite, brânza proaspătă presată în mod corespunzător, este trecută cât mai repede la mașina de pastificat, unde este răcită la temperatura de 6-10oC, prevenindu-se astfel creșterea acidității.

Mașina de pastificat utilizată este formată dintr-un corp cilindric cu pereți dubli, prin care circulă agentul de răcire, ( apă de gheață cu temperatura de 0…1C ) iar în interiorul cilindrului este prevăzut cu un șnec de o construcție specială, cu nervuri, ce se rotește acționat de electromotorul cu reductor. Brânza proaspătă introdusă în pâlnia de alimentare este împinsă continuu de către șnec spre orificiul de evacuare, prevăzut cu o sită fină, prin care trece brânza și de unde este introdusă în bidoane sau cărucioare bazin pentru a fi ambalată în ambalaje mici.

3.4.13. Ambalarea și etichetarea brânzei proaspete de vaci

În trecut, pentru ambalarea brânzei proaspete de vaci s-a folosit mult hârtie pergament vegetal sau hârtie rezistentă la grăsimi.

Factorii care influențează ambalarea brânzei proaspete de vaci sunt:

pH-ul

activitatea apei

lumina și conținutul de oxigen din spațiul dintre produs și ambalaj.

Brânza proaspătă de vaci cu adaos de legume trebuie ambalată pentru păstrarea caracteristicilor organoleptice și pentru asigurarea termenului de vabilitate.

În funcție de destinația pe care o are brânza proaspătă de vaci cu adaos de legume poate fi ambalată în:

– ambalaje mari ( de transport ): bidoane de aluminiu sau material plastic de 10- 15 kg 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- 0,500 kg, pentru desfacerea în rețeaua comercială.

Condițiile pe care trebuie să le îndeplinească ambalajele folosite, precum și cele ce trebuie asigurate la ambalarea brânzei proaspete sunt prevăzute de Normele igienico- sanitare și Norma sanitară veterinară. Operațiunea de ambalare în ambalaje mari se face manual, brânza proaspătă fiind trecută din pastificator, compartimentele crintei sau din vana presă, direct în bidoane, iar după umplere, acestea sunt cântărite, se inchid și se sigilează.

Ambalarea în ambalaje mici, respectiv pachețele din folie metalizată, se face cu mașini automate, special destinate acestei operațiuni și care au capacitatea de producție destul de mare. Etichetarea și marcarea ambalajelor se face cu datele prevăzute în Normele metodologice privind etichetarea alimentelor și Norma sanitară veterinară.

.

3.4.14. Depozitarea brânzei proaspete

Depozitarea brânzei proaspete urmărește realizarea maturării acesteia și păstrarea produselor corespunzătoare pentru consum.

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 așezate în navete de pvc) se depozitează în camere frigorifice curate, dezinfectate, bine aerisite, fără mirosuri străine, la temperatura maximă de 8oC și umiditatea relativă a aerului de 80- 85%.

3.5. Caracteristicile materiilor prime folosite la fabricarea brânzei proaspete de vaci cu diferite adaosuri

3.5.1. Laptele de vacă

Laptele este un lichid de culoare alb-gălbuie secretat de glanda mamară a mamiferelor, ce conține toate substanțele nutritive necesare pentru hrănirea și dezvoltarea noilor născuți.

Din laptele materie primă se fabrică o gamă diversificată de produse care ocupă un loc important în alimentația zilnică a tuturor categoriilor de persoane: copii, tineri, adulți și vârstnici. Acesta are o valoare mare deoarece conțin toate substanțele nutritive, proteine, hidrați de carbon, grăsime, săruri minerale, vitamine, enzime necesare alimentației omului, contribuind totodată la menținerea unei stări bune de sănătate, fapt pentru care sunt considerate printre cele mai valoroase produse alimentare.

Astfel, din laptele de vacă se pot obține prin prelucrare : lapte de consum, produse proaspete acide (iaurt, lapte bătut, chefir), smântâna pentru alimentație, unt, brânza proaspată, brânzeturi în saramură, brânzeturi maturate.

A. Compoziția chimică al laptelui

Cel mai important component al laptelui este substanța uscată ce este formată din: substanță grasă, substanțe azotoase, lactoză, săruri minerale, vitamine, enzime, toate acestea determinând valoarea nutritivă a acestui produs deosebit de valoros.

Componenții ce formează substanța uscată sunt dizolvați în apa din lapte sub diferite forme:

-în emulsie : grăsimi, vitaminele liposolubile;

-în dispersie coloidala : substanțele proteice;

-în soluție : lactoza, sărurile minerale, vitaminele hidrosolubile.

O altă componentă importantă din punct de vedere cantitativ o reprezintă conținutul de apă care este cuprins între 80-90%.

Laptele are un conținut variabil de gaze înglobate ce reprezintă cca. 7…8% din volum, format din dioxid de carbon, azot și oxigen, iar ulterior, ca urmare a manipulărilor la care este supus (transvazare, filtrare, agitare) și a contactului cu aerul mediului înconjurător, acesta scade dar în schimb crește cel de oxigen și azot. Conținutul de gaze al laptelui nu prezintă nici o importanță deosebită și acestea sunt îndepartate în timpul prelucrării (pasteurizării ) laptelui. Trebuie însa avut în vedere că prezența în cantitate prea mare a oxigenului poate determina apariția unor defecte de gust ți contribuie la diminuarea conținutului de vit. C.

Substanțele proteice

Sunt substanțe organice complexe, în compoziția cărora intră carbon, hidrogen, azot, oxigen și sulf iar unele și fosfor. Sunt considerate proteine complete, din clasa I cu valoare biologică mare, în a căror componență intră 18 aminoacizi între care toți aminoacizii esențiali, în proporții optime, având un rol deosebit de important pentru dezvoltarea și întreținerea normală a organismului uman.

Proteinele laptelui sunt grupate în două fracțiuni principale care pot fi separate pe baza solubilității la pH 4,6 și 20oC. În aceste condiții, una dintre fracțiuni este cunoscută sub denumirea de cazeină . Cealaltă fracțiune, care rămane solubilă, poartă denumirea de proteinele zerului sau serum proteine. Atât cazeinele cât ți proteinele zerului sunt eterogene și au proprietăți moleculare și fizico-chimice foarte diferite.Fracțiunea cazeinică formează principala componentă proteică. Principalele fracțiuni ale proteinelor zerului, β-lactoglobulina A și B precum și lactalbumina, pot fi diferențiate genetic.

Cazeina conține în formula sa fosfor și este legată de sărurile de calciu, formând complexul cazeino-fosfo-calcic. În lapte se găsește sub formă de cazeinat de calciu și menține în soluție coloidală atâta timp cât între cazeină și calciu se păstrează un anumit echilibru. Sub acțiunea acizilor slabi sau a unor enzime coagulante trecând din stare coloidală în stare de gel ce include atât grăsimea cât și o parte din apa din lapte. Această proprietate a cazeinei prezintă o importanță deosebită în procesul de prelucrare a laptelui, iar modul în care se realizează difera în funcție de factorii care o determină.

Lactolbumina

Se deosebește de cazeină prin faptul că din compoziția acesteia lipsește fosforul, în schimb are un conținut mai mare de sulf și nu precipită sub acțiunea acizilor sau a enzimelor coagulante. Se dizolvă în apă, motiv pentru care la închegarea laptelui cu acizi slabi sau enzime coagulante, trece aproape în totalitate în zer.

Lactoglobulina

Are în compoziție aceleași elemente ca și cazeina de care se deosebește printr-un conținut mai mic de fosfor și mai mare de sulf. Poate fi precipitată doar cu soluție saturată de sulfat de magneziu.

Grăsimea laptelui

Este componentul care face sa crească cel mai mult valoarea nutritivă a produselor lactate fabricate, constituind o importanță sursa de energie pentru organismul uman. În lapte, grăsimea se află în stare de emulsie sub formă de globule, având diametrul ce variază între 1-10 microni, dar ponderea cea mai mare o au globulele cu diametrul de 2-3 microni. În procesul de prelucrare dimensiunea globulelor de grăsime prezintă o importanță deoarece cu cât acestea sunt mai mari cu atât se separă mai bine cu separatoarele centrifugale, iar pierderile prin laptele smântânit, zară sau zer cu ocazia prelucrării, sunt mult mai reduse.

Culoarea grăsimii laptelui este alb-gălbuie și se datorează solubilizării unor pigmenți proveniți din nutrienți (carotina, xantofila). O caracteristică importantă a grăsimii laptelui este rezistența redusă pe care o are la acțiunea unor factori cum sunt : oxigenul din aer, razele de lumină, vaporii de apă și enzimele care pot să producă anumite modificări dăunătoare a proprietăților organoleptice.

Lactoza din lapte

Lactoza sau zahărul din lapte este un hidrocarbonat format prin unirea a două molecule :glucoza și galactoza. Are un gust slab dulceag fin de cca. patru ori mai putin dulce decât zahărul, gust pe care îl imprimă laptelui.Este solubilă în apă, motiv pentru care la închegarea laptelui în procesul de fabricare a brânzeturilor trece aproape în totalitate în zer (90%). Sub acțiunea bacteriilor lactice din lapte, lactoza este supusă unor procese fermentative, cele mai importante fiind: fermentația alcoolică, lactică, propionică și butirică având ca urmare producerea unor transformări importante în structura și proprietățile fizice, chimice, organoleptice, ale laptelui și produselor fabricate.

Sărurile minerale

Ele au un rol important în constituția și fiziologia țesuturilor umane. Sărurile de calciu prezintă importanță și din punct de vedere tehnologic, deoarece capacitatea laptelui de a se coagula și obținerea unui coagul de calitate corespunzătoare la fabricarea brânzeturilor, depinde în mare masură de prezența acestora.

Vitaminele din lapte

Laptele conține majoritatea vitaminelor cunoscute ce prezintă o importanță deosebită pentru sănătatea omului, ceea ce îi măreste și mai mult valoarea nutritivă. Se impart în două categorii : liposolubile și hidrosolubile.

Enzimele din lapte

Cele mai importante enzime din lapte sunt : lipazele, fosfatazele, proteazele și xidoreductazele. Lipaza este secretată de glanda mamară, dar poate fi și de natura microbiană. Acționează asupra grăsimii având rol de catalizator în hidroliza ei, în glicerină și acizi grași, producând anumite defecte de gust. Fosfataza-laptele conține două fosfataze: acidă și alcalină. Fosfataza alcalină este de mare importanță datorită sensibilității pe care o are la încălzire, fiind inactivate la 700C.

B. Proprietățile organoleptice ale laptelui

Apectul : lichid omogen, fără corpuri străine și fără sedimente sau precipitat.

Consistență : fluidă, nefiind admisă consistența vâscoasă, brânzoasă sau mucilaginoasă.

Culoarea : albă cu nuanță gălbuie.

Gustul și mirosul: plăcut caracteristic laptelui proaspăt, fără gust și miros străin.

C. Proprietățile fizice ale laptelui

Dintre proprietățile fizice ale laptelui o importanță deosebită o prezintă densitatea, temperatura de fierbere și de îngheț.

Densitatea laptelui se determină cu lactodensimetru. Densitatea laptelui este dată de conținutul de substanță uscată negrasă precum și cea negrasă. Astfel , densitatea laptelui crește cu cât conținutul de substanță uscată negrasă este mai mare, întrucât componenții acesteia au greutatea specifică mai mare în timp ce un conținut mai ridicat de grăsime determină o scădere a densității datorită faptului că grăsimea are o greutate specifică mai mică. Densitatea laptelui este influențată de temperatura pe care o are în momentul determinării.

Aciditatea si pH-ul laptelui

Laptele proaspăt muls are o reacție slab acidă, datorată în principal prezenței unor săruri acide și a substanțelor proteice, la care mai contribuie și conținutul de gaze. La laptele proaspăt muls, pH-ul variază între 6,7…6,4, în medie fiind 6,5 și se determină cu ajutorul pH-metrului sau a hârtiei indicatoare. După mulgere, în timpul păstrării, datorită acțiunii bacteriilor lactice asupra lactozei pe care o transformă în acid lactic, aciditatea laptelui crește, iar pH-ul scade și caracteristicile organoleptice și chimice suferă modificări importante. Ca urmare, laptele capătă un gust acru și poate să coaguleze dacă este încalzit la temperaturi mai mari sau spontan la temperatura mediului înconjurător, dacă aciditatea depășește 500T, iar atunci când pH-ul ajunge la 4,6 cazeina precipită în totalitate.

D.Microorganismele laptelui

Chiar dacă mulgerea laptelui se face în condiții igienice corespunzătoare, acesta conține totuși un număr destul de mare de microorganisme, datorită surselor de infecție, având ca origine animalul sau surse exterioare, independendente de acesta. Dintre sursele legate de corpul animalului mai importante sunt: ugerul, suprafața exterioară a ugerului și pielea animalului, iar ca surse exterioare se menționează: atmosfera din grajd, nutrețul, așternutul, igiena mulgerii, personalul ce efectuează mulgerea, insectele ce pot pătrunde în lapte, vasele, ustensilele și diferite aparate sau ambalaje cu care vine în contact laptele.

Laptele prin însăși compoziția sa, constituie un mediu deosebit de favorabil pentru dezvoltarea tuturor formelor de microorganisme, întrucât asigură toate elementele nutritive necesare. O condiție de bază pentru creșterea numărului de microorganisme din lapte este temperatura de păstrare care poate frâna sau favoriza înmulțirea acestora. Astfel în cazul în care laptele este răcit imediat după mulgere, numărul de microorganisme conținutul este mai redus față de situația în care este păstrat nerăcit.

E.Defectele laptelui

Defectele laptelui reprezintă abateri de la condițiile de calitate prevazute în STAS 2418-61 sau alte reglementări sanitar-veterinare ce se referă la proprietățile organoleptice, fizico-chimice și biochimice. Se poate spune că laptele care prezintă anumite defecte este un “lapte anormal” în timp ce laptele fără defecte se consideră un “lapte normal”, corespunzător din punct de vedere calitativ. Unele defecte se pot constata chiar după mulgerea laptelui iar altele se produc mai târziu, în timpul manipulării, păstrării, colectării sau a transportului la secția de fabricație. Principalele defecte ale laptelui sunt arătate în tabelul 4.5.1 și se datorează, în general, următoarelor cauze:

Îmbolnăvirea vacilor producătoare de lapte, în special cu anumite afecțiuni ale ugerului;

Alimentația, îngrijirea și mulgerea necorespunzătoare a vacilor producătoare de lapte;

Manipularea în condiții neigienice a laptelui după mulgere, creându-se condiții favorabile pentru contaminarea masivă cu microorganisme, sursele fiind apa murdara folosită, vase necorespunzător spălate, neefectuarea filtrării laptelui imediat după mulgere, păstrarea mai mult timp a laptelui în grajd după mulgere, nerespectarea regulilor elementare de igienă de către mulgatori etc.

Păstrarea mai mult timp a laptelui nerăcit, creându-se condiții favorabile pentru înmulțirea microorganismelor, determinând modificarea proprietăților laptelui proaspăt de bună calitate. Defectul cel mai frecvent ce se produce în acest caz este creșterea acidității, laptele devenind acru la gust, defect care se accentuează în funcție de durata și temperatura păstrarii, putându-se ajunge la coagulare, devenind impropriu prelucrării;

Modificarea caracteristicilor fizico-chimice ale laptelui, urmare a unor falsificări, prin care se urmărește obținerea de către furnizor de avantaje materiale sau mascarea unor defecte. Dintre cele mai frecvente falsificări se mentionează:

Smântânirea parțială a laptelui prin smântânirea naturală, constând în extragerea grăsimii separate la suprafața laptelui după un timp de păstrare, în scopul valorificării smântânii astfel obținute;

Adăugarea de sare de bucătarie în lapte în scopul creșterii densității, în situația în care aceasta a fost diminuată ca urmare a adăugărilor de apă;

Adăugarea în lapte a unor substanțe conservante (perhidrol, acid boric, acid salicilic, acid benzoic) cu scopul de a împiedica dezvoltarea bacteriilor și acidularea laptelui. Această falsificare este foarte dăunătoare, întrucât consumarea laptelui astfel tratat, produce tulburări gastro-intestinal, în special la copii;

Adăugarea de substanțe neutralizante (carbonat sau bicarbonat de sodiu ș.a) pentru a diminua aciditatea și a împiedica precipitarea cazeinei. Adăugarea acestor substanțe este foarte dăunătoare prin faptul că modificându-se pH-ul laptelui, se crează condiții favorabile pentru dezvoltarea bacteriilor proteolitice, cu formare de substanțe toxice.

Tabelul 4.5.1. Cele mai frecvente defecte ale laptelui materie primă

3.5.2. Caracteristicile materiilor auxiliare

Clorura de calciu

Clorura de calciu se introduce sub formă de soluție apoasă cu o concentrație de 40%. Soluția se obține prin dizolvarea clorurii de calciu (400g de clorură de calciu pulbere, sau 800g cristalizată la 1 l de apă) în apă fierbinte (85 ± 5oC). Soluția se menține pentru limpezire și se păstrează în vase închise de sticlă. Nu se admite folosirea clorurii de calciu nediluate sau a soluției nelimpezite. Conținutul de clorură de calciu deshidratată în soluție se determină în funcție de densitatea acesteia, iar cantitatea de soluție necesară pentru a fi introdusă în 100 kg lapte se calculează.

Culturi de bacterii lactice

Se adaugă în laptele pasteurizat și răcit, sub forma de culturi de bacterii lactice liofilizate sau maia. Culturile sau maiaua folosită conțin bacteriile Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Streptococcus lactis.

Enzime coagulante

Pentru închegarea laptelui în procesul de fabricație a brânzeturilor, se utilizează enzime coagulante de origine animală sau microbiană. Enzimele de origine animală cele mai folosite sunt chimozina (cheagul) și pepsina.

A.Chimozina

Cheagul prezintă avantajul că este o enzimă naturală, ideală pentru fabricarea brânzeturilor datorită acțiunii foarte bune de coagulare a laptelui și care asigură calitatea produselor. Ca dezavantaj pretul ridicat.

Chimozina este o proteină solubilă care poate scinda proteinele în fragmente relativ mari. Chimozina este asemănătoare cu pepsina stomacală cu care se găsește în amestec în preparatele comerciale.

Spre deosebire de pepsină, chimozina nu poate hidroliza imunoglobulinele din colostru (ceea ce explică de ce vițelul produce chimozină și nu pepsină).

Chimozina este ușor inactivată în anumite condiții. La pH scăzut, acest proces poate fi atribuit autocatalizei, iar la pH ridicat denaturării. Termenul de chimozină este utilizat în locul denumirii de renină pentru a evita confuzia cu o altă enzimă din rinichi cu nume identic. Cheagul extras din stomacul rumegătoarelor tinere conține 88-94% chimozină și 6-12% pepsină, pe când cheagul animalelor adulte are 90-94% pepsină și numai 10% chimozină.

B. Pepsina

Are o acțiune mai puțin constantă și prezintă o sensibilitate mai mare la anumiți factori (pH, temperatură, conținut de săruri de Ca ) și un gust amărui, motiv pentru care este mai puțin folosită la fabricarea unor sortimente de brânzeturi.

Pepsina este elaborată de mucoasa stomacalăsub forma unui precursor inactivnumit pepsinogen. În cursul activării pepsinogenului sunt scindate nouă legături peptidice, procesul fiind redat schematic astfel:

Pepsinogen → pepsină + inhibitor natural + peptide

Pepsina este o enzimă proteolitică care pe lângă activitatea proteazică are și activități peptidazice, esterazice și transpeptidazice.

Condițiile optime în care acționează pepsina sunt în funcție de natura substratului hidrolizat.

Adaosuri:

Ardeiul (Capsicum annuum) este o specie populară a genului Capsicum care face parte din familia Solanaceae. Proprietățile sale medicinale sunt limitate, în general, la proprietățile vitaminizante (îndeosebi privind vitaminele A și C).

Ardeiul gras este de mai multe feluri – roșu, verde, portocaliu – și se poate mânca atât crud, în salate, cât și gătit. Ardeiul roșu conține cu 330% mai multă vitamina C decât o portocală. Ardeiul mai conține și potasiu, vitamina B6, A și E.

Ardeiul gras conține antioxidanți, în special sub formă de beta-caroten. Acesta este necesar sistemului imunitar și previne leziunile celulare produse de radicalii liberi.

3.6. BILANȚURI REALE ( DE MASĂ ȘI TERMICE ALE INSTALAȚIEI )

3.6.1. Formule și reprezentări folosite la întocmirea și exprimarea bilanțurilor

Bilanțul de materiale

(BM): GmAi + GmB = GmAf + GmC

Bilanțul termic

(BT): QAi + QB = QAf + QC

QAi = GmAi CpAi Ti

QAf = GmAf CpAf Tf

QB = GmB CpB TB

QC = GmC CpC TC

unde: Gm = debitul masic de produs, Kg/s

Cp = capacitate termică masică, J/Kg . K

T = temperatura produsului, K

3.6.2. Schema fluxurilor de materiale la fabricarea brânzei de vaci cu legume

3.6.3. Bilanțul de materiale pentru fiecare proces tehnologic la fabricarea brânzei de vaci cu legume

Recepția calitativă și cantitativă a laptelui

kg/zi

kg/zi

Filtrarea și curățirea laptelui

kg/zi

Imp = kg/zi

Normalizarea laptelui

kg/s

kg/zi

kg/zi

Pasteurizarea laptelui

kg/zi

kg/zi

Răcirea laptelui

kg/zi

kg/zi

Pregătire pentru închegare

kg/zi

kg/zi

kg/zi

L/zi

kg/zi

Eliminarea zerului și presarea coagulului

kg/zi

kg/zi

Pastificare și răcire brânză

kg/zi

kg/zi

Adăugare legume

kg/zi

kg/zi

Ambalare

kg/zi

kg/zi

Producția de brânză de vaci cu ardei gras este de 1487,31 kg/zi.

3.6.4. Bilanțul termic pentru fiecare proces tehnologic la fabricarea brânzei de vaci cu legume

Pasteurizare (zona de preîncălzire)

Pasteurizare (zona de încălzire)

kg/s

Pasteurizare (zona de condiționare apă caldă)

kg/s

Răcire lapte

kg/s

Răcire brânză

kg/s