Анализ метрологического обеспечения при производстве молока

49. 1000,19

50. 1000,2

1. Результаты  измерений располагаем в вариационный  ряд:

1000,16<1000,17<1000,18<1000,19<1000,20<1000,21

2. Критерий Диксона: 

К_Д = Х_n - X_n-1/X_n - X₁;

К_Д = 1000,21- 1000,20/1000,21- 1000,16= 0,2

3. При Р = 0,95, g = 0,05 определяем составляющие Z.

Z_(0,05m) = 0,17770063 + 2,605803926/n - 3,58040235/n² + 12,4326954/n³ - 10,11121511/n⁴ = 0,23

4. К_Д < Z; 0,2 <0,23, результат не содержит грубой ошибки.

5. Вычисляют  среднее арифметическое исправленных  результатов наблюдений Х_ср.

Х_ср = 1/n ? Х_i;

Х_ср. = 1/6 (1000,16 + 1000,17 + 1000,18 + 1000,19 + 1000,20 + 1000,21) = 1000,19

6. Проводим оценку  рассеивания единичных результатов  измерения путем вычисления средней  квадратичной погрешности измерений  S, при n =1000.

S = v ? (Х_i - X_ср.)²/ n-1 = = 4,5 * 10^-3

7. Определяем  доверительные границы случайной  погрешности е = t_c * S/vn, где t_c - коэффициент, определяющий по таблице Стьюдента, t_c= 1,960.

е = 1,960*4,5 * 10^-3/ v50 = 0.0012

8. Диапазон фактических  измерений:

Х₆ - Х₁ / 6 = 1000,21 - 1000,16 = 0,008

Таблица 2

9. Результат  измерений:

Е = ± Д, А ± (Р = 0,95)

1000,19 ± 0,0012

10. Закон нормального  распределения ошибок (погрешностей) при многократных измерениях.

2. Технологический процесс. Основные технологические операции

Определение количества. Учет принятого молока проводят в весовых единицах измерения (кг). Для этого молоко взвешивают на весах. При приемке молока по объему делают пересчет объемных единиц в весовые, в зависимости от его плотности.

Очистка молока. Для очистки молока от механических примесей предназначены фильтры различных конструкций (пластичные, дисковые, цилиндрические). Фильтрующий материал (марля, ватные фильтры, лавсановая ткань и др.) необходимо периодически заменять. В противном случае фильтры становятся источником обсеменения молока нежелательной посторонней микрофлорой. Для поточности производства в линии монтируют 2 фильтра-очистителя параллельно. Когда в одном фильтре меняют фильтрующую ткань, второй фильтрует молоко. Наиболее совершенным способом очистки молока является использование сепараторов-молокоочистителей. Центробежная очистка молока осуществляется за счет разницы между плотностями частиц плазмы молока и посторонних примесей. Посторонние примеси, обладая большей плотностью, чем плазма молока, отбрасываются к стенке барабана и оседают на ней в виде слизи, которая содержит грязевой, белковый и бактериальный слой. Очистку молока проводят обычно после предварительного подогрева его до температуры 35-40 град.С. в ходе центробежной очистки молока удаляются мельчайшие частицы загрязнений, в том числе частицы бактериального происхождения и нетермостойкие скоагулированные белковые частицы.

Возможна холодная очистка молока без подогрева, которая  эффективна при кислотности молока не выше 18⁰Т и содержании общего количества микроорганизмов в 1 мл молока не выше 500 тыс. клеток. Необходимо соблюдать строго периодичность мойки, дезинфекции сепаратора-молокоочистителя. В противном случае аппарат может стать дополнительным источником вторичного обсеменения молока. При правильном ведении центробежной очистки можно значительно снизить общую бактериальную загрязненность молока. Однако удалить соматические клетки таким способом не представляется возможным. Для полного удаления бактериальных клеток из молока применяют бактофугирование. Сущность бактофугирования заключается в удалении из молока до 98 % содержащихся в нем микроорганизмов путем повышения скоростей центрифугирования без применения термической обработки. При бактофугировании происходит удаление из молока погибших бактерий и токсинов, что способствует повышению его качества и стойкости в хранении. После очистки молоко необходимо немедленно охладить до возможно низкой температуры. Оптимальные сроки хранения молока, охлажденного до 4-6⁰С, не более 12 часов. При более длительном хранении молока даже в условиях низких температур возникают пороки вкуса и консистенции.

Сепарирование молока. Это процесс разделения его на сливки и обезжиренное молоко при помощи сепаратора-сливкоотделителя. Цельное молоко поступает в барабан сепаратора и распределяется тонкими слоями между тарелками. В межтарелочном пространстве жировые шарики как наиболее легкая часть молока оттесняются к оси вращения; обезжиренное молоко как более тяжелая часть молока под действием центробежной силы перемещается к периферии. Распределяясь между тарелками в виде тонких слоев, молоко перемещается с небольшой скоростью, что создает благоприятные условия для наиболее полного отделения жира за короткое время. Содержание жира в обезжиренном молоке не должно превышать 0,05%. Оптимальная температура молока при сепарировании 35-40⁰С. Сепарирование молока при более высоких температурах (60-80⁰С) приводит к вспениванию сливок и обезжиренного молока, дроблению жировых шариков, увеличению содержания жира в обезжиренном молоке. Процесс холодного сепарирования молока характеризуется меньшими энергетическими затратами. Однако производительность сепаратора снижается в 2-3 раза. Перекачивание молока, особенно подогретого, насосами, высокотемпературная тепловая обработка молока перед сепарированием, хранение в течение длительного времени, повышенная кислотность приводят к сверхнормативному отходу жира в обезжиренное молоко, излишним потерям жира при сепарировании.

Нормализация  молока. Проводится в целях регулирования химического состава молока (массовой доли жира, сухих веществ, углеводов, витаминов, минеральных веществ) до значений, соответствующих стандартам и техническим условиям. Чаще всего нормализацию проводят по массовой доле жира. Основой расчетов при нормализации является уравнение материального баланса по любой составной части молока, например по содержанию жира (жировой баланс). При нормализации молока по жиру к исходному цельному молоку добавляют обезжиренное молоко или сливки или же от исходного молока отбирают часть сливок путем сепарирования. Процесс осуществляется в емкостях ( периодическим способом) или в потоке. При периодическом способе нормализации молока по жиру в резервуаре смешивают определенное количество молока цельного с рассчитанным количеством обезжиренного молока или сливок в зависимости от массовой доли жира в нормализованном молоке. Нормализацию молока по сухим веществам проводят путем добавления к исходному молоку сухого или сгущенного обезжиренного молока в соответствии с уравнением материального баланса. При определении массы сухого или сгущенного молока учитывают его растворимость и содержание влаги.

Гомогенизация молока. Гомогенизация молока (сливок, молочной смеси) - процесс дробления жировых шариков путем воздействия на молоко значительных внешних усилий.

Механизм дробления  жировых шариков объясняется  следующим образом. В гомогенизирующем клапане на границе седла гомогенизатора и клапанной щели резко изменятся  сечение потока. Во время движения по каналу седла и клапанной щели жировая капля меняет направление  и скорость движения. При переходе через щель передняя часть капли  увлекается с огромной скоростью  в поток, вытягивается и отрывается от нее. В то же время оставшаяся часть капли продолжает двигаться  через сечение и дробиться  на мелкие частицы. Эффективность гомогенизации  зависит от многих факторов, обусловленных  режимами ее проведения (температура, давление), а также свойствами и  составом молока (массовая доля жира и  сухих веществ, кислотность, вязкость, плотность). Процесс гомогенизации  может быть эффективен только в том  случае, когда жир находится в  жидком состоянии. Поэтому гомогенизацию  следует проводить при температуре  не ниже 50-60⁰С. С повышение массовой доли жира и сухих веществ продукта температура гомогенизации должна быть выше, что обусловлено его повышенной вязкостью. Давление гомогенизации продуктов с повышенным содержанием жира и сухих веществ должно быть ниже, что обусловлено необходимостью снижения энергетических затрат и обеспечения стабильности жировой эмульсии. В процессе дробления жировых шариков при гомогенизации происходит перераспределение оболочечного вещества. На построение оболочек образовавшихся мелких жировых шариков дополнительно расходуются белки плазмы, что приводит к стабилизации высокодисперсной жировой эмульсии гомогенизированного молока. В гомогенизированном молоке средней жирности свободного жира почти не образуется, скопления мелких жировых шариков отсутствуют. При повышении массовой доли жира в молоке в результате гомогенизации могут возникать скопления жировых шариков. В настоящее время применяют следующие виды гомогенизации: одно- и двухступенчатую, а также раздельную. При одноступенчатой гомогенизации могут образовываться агрегаты мелких жировых шариков, а при двухступенчатой происходят разрушение этих агрегатов и дальнейшее диспергирование жировых шариков. При раздельной гомогенизации обработке подвергается не все молоко, а только его жировая часть в виде сливок 16-20%-ной жирности. Сливки гомогенизируют в две ступени, а затем смешивают с обезжиренным молоком. Раздельная гомогенизация позволяет значительно снизить энергозатраты. При гомогенизации отмечается повышение температуры молока на 5-10⁰С, что необходимо учитывать при дальнейших технологических процессах.

Пастеризация. Пастеризация осуществляется при температурах ниже точки кипения молока (от 65 до 95⁰С). Выбор температурно-временных комбинаций режима пастеризации зависит от вида вырабатываемого продукта и применяемого оборудования, обеспечивающих требуемый бактерицидный эффект (не менее 99,98%), и должен быть направлен на максимальное сохранение первоначальных свойств молока, его пищевой и биологической ценности. Цели пастеризации следующие:

1)уничтожение патогенной микрофлоры, получение продукта, безопасного для потребления в санитарно-гигиеническом отношении;

2) снижение общей  бактериальной обсемененности, разрушение  ферментов сырого молока, вызывающих  порчу пастеризованного молока, снижение его стойкости в хранении;

3) направленное  изменение физико-химических свойств  молока для получения заданных  свойств готового продукта, в  частности, органолептических свойств,  вязкости, плотности сгустка и  т.д.

Основным критерием  надежности пастеризации является режим  термической обработки, при котором  обеспечивается гибель наиболее стойкого из патогенных микроорганизмов - туберкулезной  палочки (температурный оптимум 65⁰С). Косвенным показателем эффективности пастеризации является разрушение в молоке фермента фосфатазы, имеющего температурный оптимум несколько выше, чем туберкулезной палочки, поэтому считают, что, если в молоке в результате пастеризации разрушена фосфатаза, уничтожены и болезнетворные патогенные микроорганизмы (в частности, туберкулезная палочка).

Эффективность пастеризации (в%) выражается отношением количества уничтоженных клеток к содержанию бактериальных клеток в исходном сыром молоке. Эффективность уничтожения в молоке остальных микроорганизмов зависит от режимов пастеризации, а также от первоначальной обсемененности сырого молока. Чем больше в исходном молоке сапрофитов, тем ниже эффективность пастеризации молока. Эффективность пастеризации молока, хранившегося в течение продолжительного времени, особенно при повышенных температурах, всегда ниже, чем свежего охлажденного, так как при хранении раз0виваются микроорганизмы кишечного происхождения, более стойкие к температурным воздействиям. Остаточная микрофлора молока состоит в основном из термофильных стрептококков, микрококков, стрептококков кишечного происхождения, споровых палочек. Оптимальной температурой пастеризации сырого молока, полученного от благополучных в санитарно-ветеринарном отношении хозяйств, является 72⁰С с выдержкой 15-45с. При сильном обсеменении молока посторонней микрофлорой режимы пастеризации молока поднимают до 75-77⁰С с выдержкой 15-35с. В промышленности принят режим 75-76⁰ С с выдержкой 15-20с, который обеспечивает гигиеническую надежность, уничтожение патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, сохранение пищевой и биологической ценности молока, его защитных факторов.