Capitolul XX. Titlul Capitolului

Cursul 2. TEHNOLOGIA LAPTELUI DE CONSUM (Recepie, Normalizare, Pasteurizare)

Scopul CursuluiPrezentarea de informaii privind procesul tehnologic de fabricare a laptelui de consum i descrierea primelor operaii tehnologice care sunt parcurse la fabricarea laptelui de consum (recepia, curirea, normalizarea i pasteurizarea) urmnd ca operaiile de rcire, ambalare, s fie prezentate n cursul viitor (curs 3).

Coninutul cursului2. Tehnologia laptelui de consum2.1. Fluxul tehnologic de fabricare a laptelui de consum pasteurizat2.2. Recepia cantitativ 2.3. Recepia calitativ 2.4. Curirea laptelui2.5. Normalizarea laptelui2.5.1. Procedee de normalizare a laptelui 2.5.2. Calcule la normalizarea laptelui2.6. Omogenizarea laptelui2.7. Pasteurizarea laptelui2.7.1. Scopul pasteurizrii laptelui2.7.2. Metode de pasteurizare a laptelui

ObiectivePrezentarea operaiilor prin care se realizeaz procesului tehnologic de fabricare a laptelui de consum, discutarea lor n detaliu pentru a le nelege rolul, importana, efectul asupra calitii laptelui. Dup parcurgerea cursului studenii vor putea concepe un proces tehnologic pentru prelucrarea laptelui utilizat ca materie prim la fabricarea altor produse lactate (iaurt, lapte btut, smntn, brnzeturi etc.)Prezentarea metodelor de pasteurizare, a efectelor acestei operaii asupra calitii laptelui

Glosar de termeniOmogenizarea laptelui este operaia prin care se reduce viteza de ascensiune a globulelor de grsime din lapte prin micorarea diametrului acestora.Pasteurizarea laptelui este un procesul tratament termic al laptelui sub 100C prin care sunt distruse microorganismele patogene sau saprofite nesporulate.Vacreaia este un procedeu de pasteurizare a laptelui sau a smntnii cu injectarea direct de abur n produs. Rcirea are loc la presiune sczut sub vid cnd are loc evaporarea unei cantiti de ap i concomitent a substanelor volatile responsabile de mirosul neplcut al laptelui sau al smntnii (dezodorizare).

Cuvinte CheieLapte de consum, omogenizarea laptelui, pasteurizarea laptelui

TEHNOLOGIA LAPTELUI DE CONSUM Acest capitol prezint fluxul tehnologic de fabricare a laptelui de consum pasteurizat. Sunt prezentate cele mai importante etape ale procesului tehnologic de fabricarea laptelui de consum, scopul acestora, procedeele care se practic. n cazul normalizrii laptelui sunt date exemple de calcule. Fluxul tehnologic de fabricare a laptelui de consum pasteurizatProcesul tehnologic de obinere a laptelui de consum cuprinde urmtoarele operaii principale: recepia cantititiv i calitativ a laptelui, rcirea laptelui, curirea laptelui de impuriti, normalizarea laptelui, omogenizarea, pasteurizarea, ambalarea, depozitarea. Schema tehnologic a procesului tehnologic de fabricare a laptelui de consum pasteurizat este prezentat n figura 2.1. Operia de dezodorizare se aplic numai n cazul laptelui cu mirosuri strine ( de usturoi, de gunoi de grajd etc.).2.2. Recepia calitativ Recepia calitativ const n realizarea urmtoarelor analize:-analiza senzorial a laptelui urmrind aspectul, culoarea, consistena, mirosul i gustul;-analiza fizico-chimic a laptelui cnd se determin temperatura laptelui, densitatea, aciditatea, coninutul de grsime, substana uscat total, substana uscat negras, coninutul de proteine prin metoda titrului proteic sau o metod colorimetric, gradul de impurificare cu impuriti mecanice prin proba lactofiltrului-analiza microbiologic care const n determinarea numrului total de germeni (NTG), a numrului total de celule somatice (NCS).Apercierea calitii laptelui din punct de vedere microbiologic se poate face prin efectuarea urmtoarelor analize:Proba reductazei cu albastru de metilen const n urmrirea duratei n care are loc decolorarea unei probe de lapte crud incubat la temperatura de 37C i colorat cu o soluie apoas de albastru de metilen. Colorantul albastru de metilen este decolorat dup un anumit timp datorit aciunii oxido-reductoare a microorganismelor. Reductaza, enzim sintetizat de microorganismele din lapte are proprietatea de a reduce molecula de albastru de metilen la forma sa incolor. n funcie de timpul necesar pentru decolorarea amestecului de lapte i albastru de metilen se apreciaz numrul probabil de microorganisme din lapte, respectiv calitatea microbiologic a laptelui (Tabel 2.1).

Lapte Recepie calitativ i cantitativ Normalizarea laptelui Omogenizarea laptelui Ambalare RcireDepozitare intermediar Pasteurizare Depozitare lapte ambalat Dezaerare-dezodorizare se practic pt. laptele cu mirosuri strine Curirea lapteluiFigura 2.1. Schema tehnologic de obinere a laptelui de consum pasteurizatTabel 2.1. Interpretarea rezultatului probei reductazei cu albastru de metilenTimpul de decolorareCalitatea lapteluiNumrul probabil de microorganisme / ml de lapte

Peste 5 oreBunSub 500 000

De la 5 ore pn la 2 oreSatisfctoare500 000....4 000 000

De la 2 ore la 20 minuteProast 4 000 000 20 000 000

Sub 20 minuteFoate proastPeste 20 000 000

Proba lactofermentrii se realizeaz prin termostatarea unei probe de lapte la 37C timp de 12 sau 24 de ore i examinarea coaglului rezultat. Laptele de bun calitate coaguleaz n 12 ore. Un coagul omogen, gelatinos obinut dup 24 ore de fermentare indic fermentarea lactic normal. Coagulul spongios, cu bule de gaze indic o fermentare provocat de bacterii din grupa Coli aerogenes, iar coagulul floconos i parial solubilizat arat proteoliza produs de bacterii proteolitice (dup Racola, 2007).Laptele utilizat ca materie prim pentru fabricarea laptelui de consum trebuie s ndeplineasc urmtroarele condiii:-s prezinte proprieti senzoriale normale;-s aib un grad de prospeime ridicat cu aciditate de maxim 20 T astfel nct s reziste la tratament termic;-s nu conin substane conservante , neutralizante sau alte substane strine. 0. Recepia cantitativ Acest subcapitol arat metodele de recepie cantitativ a laptelui care sunt gravimetrice sau volumetrice. n cazul fabricilor de lapte din Romnia, se folosesc mai ales metodele volumetrice deoarece evidena cantitii de lapte se face n litri. Se admite i recepia gravimetric, n kg, dar n final masa de lapte se transform n litri cunoscnd densitatea acestuia. Pentru recepia gravimetric se utilizeaz bascula roman (pod pentru vehicule rutiere) pe care se realizeaz cntrirea static a autocisternelor cu lapte. Laptele din autocisternele care nu sunt umplute la capacitate se poate recepiona volumetric cu ajutorul unei tije metalice gradate. Recepia volumetric se realizeaz cu ajutorul unuei instalaii numite galactometru. Galactometrul este format dintr-o pomp absorbant, un dezaerator pentru eliminarea aerului dizolvat n lapte, un filtru pentru eliminarea impuritilor grosiere i un sistem de afiaj electronic. Instalaia este construit din oel inox. Galactometrele pot avea capacitatea de 5000 20000 l/or, iar temperatura de lucru este de 5-20 C. n cazul unor cantiti mici de lapte, msurarea cantitii se face n bidoane de capacitate cunoscut cu ajutorul unui flotor pentru lapte ( dispozitiv plutitor).0. Curirea lapteluiCurirea laptelui, respectiv ndeprtarea impuritilor din lapte se face pe cale centrifugal utiliznd curitoare centrifugale. Curirea centrifugal se bazeaz pe diferena dintre greutatea specific a laptelui i a impuritilor din lapte. n general, se monteaz dou curitoare n paralel pentru a ndeprta nmolul din separator fr a ntrerupe procesul tehnologic.

0. Normalizarea lapteluiConinutul de grsime al laptelui recepionat variaz n limite relativ largi iar, la livrarea laptelui de consum pe pia acesta trebuie s aib un anumit coninut de grsime, constant n funcie de sortiment.2. Procedee de normalizare a laptelui Normalizarea laptelui se poate realiza prin reducerea sau prin creterea coninutului de grsime n funcie de coninutul de grsime al laptelui recepionat i de coninutul de grsime la care se face normalizarea laptelui. Reducerea coninutului de grsime se realizeaz prin: extragerea unei pri din smntna din lapte cu ajutorul separatoarelor centrifugale; amestecarea unui volum de lapte integral cu un volum de lapte smntnit.Pentru creterea coninutului de grsime a laptelui se adaug smntn proaspt n lapte sau se amestec laptele cu un coninut sczut de grsime cu un lapte avnd un coninut mai mare de grsime. Calculul normalizrii laptelui se poate face prin metoda ptratului lui Pearson cunoscut i sub denumirea de regula amestecurilor. Calculul normalizrii laptelui se poate face pe baza unor formule de bilan de materiale i bilan de grsime.De regul, pentru normalizarea laptelui de consum, se folosete lapte smntnit care se obine prin separarea grsimii dintr-o cantitate de lapte integral care se amestec apoi cu lapte integral n proporii stabilite prin ptratul lui Pearson sau prin calcule de bilan de materiale (bilan general i bilan de grsime). 2. Calcule la normalizarea lapteluiCalculul normalizrii laptelui se poate face prin metoda ptratului lui Pearson cunoscut i sub denumirea de regula amestecurilor. O alt metod de calculul al cantitilor de lapte sau de smntn necesare pentru normalizarea laptelui const n efectuarea bilanului de materiale total i a bilanului de grsime. Coninutul de grsime se exprim n procente.n cazul folosirii ptratului lui Pearson se fac urmtoarele notaii:A- coninutul de grsime mai mare;B- coninutul de grsime mai mic;C- coninutul de grsime la care trebuie s se ajung.

Pri de lapte cu A grsimeI= C - BA

C

Pri de lapte cu B grsimeII= A - CB

Un exemplu de calcul pentru normalizarea laptelui este prezentat mai departe. Se normalizeaz 2500 l lapte cu un coninut de 3,5% grsime, la 2% grsime, prin adaos de lapte smntnit cu 0,1% grsime. Ce cantitate de lapte smntnit trebuie adugat?n ptratul lui Pearson se completeaz datele astfel:-sus, n stnga, coninutul de grsime cel mai mare, n acest caz 3,5%;-jos, n stnga, coninutul de grsime mai mic, n acest caz 0,1% pentru laptele smntnit;-n centru, coninutul de grsime la care dorim s fie laptele normalizat, n acest exemplu 2%; -sus, n dreapta, diferena cifrelor pe diagonal (2,0 - 0,1 = 1,9 );-jos, n dreapta, diferena cifrelor pe diagonal (3,5 - 2 = 1,5 ).

Pri de lapte cu 3,5% grsime1,93,5

2

Pri de lapte cu 1,5% grsime1,50,1

Totalul prilor3,4

Amestecnd 1,9 l lapte cu 3,5 % grsime cu 1,5 l lapte cu 0,1 % grsime se obin 3,4 l de lapte cu 2 % grsime. 1,9 l lapte cu 3,5% grsime ...................... 1,5 l lapte cu 0,1% grsime2500 l lapte cu 3,5% grsime ...................x

; litri de lapte cu 0,1 % grsime Pentru normalizarea a 2500 l lapte cu 3,5% grsime este necesar s se amestece cu 1980 l laptesmntnit ( 0,1% grsime ) i se obin 2500 + 1980 = 4480 l lapte normalizat cu 2% grsime. 0. Omogenizarea lapteluiOmogenizarea laptelui are ca scop reducerea diametrului globulelor de grsime din lapte de la o medie de 5 - 9 m pn la 0,75-1 (maxim 2 m) ceea ce duce la stabilizarea emulsiei de grsime, evitndu-se separarea acesteia la suprafaa produsului. Omogenizarea duce la o scdere de aproximativ 100 ori a vitezei de separare a grsimii. Procesul de omogenizare a globulelor de gsime (dup ibulc, 2003) are loc foarte rapid (o fraciune de secund) i const n urmatoarele faze: alungirea globulei iniiale de grsime; transformarea globulei de grsime alungite ntr-un lan format din globule mai mici, urmat de fragmentarea lanului de globule n globule separate; dispersarea globulelor mici de grsime n plasma laptelui.Globulele de grsime nou-formate au o nou membran diferit de cea iniial.Omogenizarea const n trecerea laptelui sub presiune printr-o supap de omogenizare (numit cap de omogenizare) n care are loc mrunirea globulelor de grsime. Temperatura optim de omogenizare este de 60...80C, iar presiunea de omogenizare este de 120 - 180 at. Omogenizarea se poate realiza i n dou trepte: treapta I la 200 at i treapta a II a la 50 at.In figura 2.2. este prezentat schita omogenizatorului de lapte.

Figura 2.2. Omogenizator pentru lapteSub actiunea presiunii, la intrarea laptelui in omogenizator are loc alungirea globuleor de grsime. La trecerea laptelui prin capul de omogenizare are loc strangularea i frmiarea globuleor de grsime . La ieirea laptelui din omogenizator globulele de grsime sunt dispersate uniform n masa laptelui. Prin omogenizare se modific unele din proprietile laptelui: Membranele nou formate a globulelor de grsime nu au aceeai compoziie chimic cu cea iniial, deoarece o parte din fosfolipidele care alctuiau membranele iniiale trec n plasma laptelui. n plus, datorit fragmetrii crete mult suprafaa toal a globulelor fiind necesar formarea de noi membrane. Membranele nou formate sunt compuse din grsime i cazein i nu mai au proprietile antioxidante ale membranelor iniiale. Grsimea din laptele omogenizat se oxideaz mai uor datorit creterii suprafeei globulelor de grsime i a pierderii capacitii antioxidante a membranelor care nvelesc globulele de grsime. Laptele omogenizat este mai sensibil la aciunea luminii dect cel neomogenizat: Laptele omogenizat este alb intens i mai opac dect laptele neomogenizat care are o culoare alb-glbuie. Gustul laptelui omogenizat este mai plin fiind perceput ca i cnd ar avea un coninut mai mare de grsime (de exemplu gustul laptelui omogenizat cu 3 % grsime este asemntor cu cel al laptelui neomogenizat cu 5 % grsime). Datorit dispersrii avansate a grsimii, laptele omogenizat este mai uor de digerat. La aceast calitate contribuie i modificarea structurii micelelor de cazein. Laptele omogenizat coaguleaz mai rapid dect cel neomogenizat, dar coagul este mai moale i mai fin. 0. Pasteurizarea lapteluiPasteurizarea laptelui este un tratament de stabilizare parial a laptelui. Prin pasteurizare se asigur dispariia microorganismelor patogene i a celei mai mari pri din microflora de alterare. Prin pasteurizare nu sunt distruse toate microorganismele i de aceea laptele pasteurizat are o stabilitate crescut, dar nu poate fi pstrat timp ndelungat. Laptele pasturizat trebuie pstrat la rece pe o durat de timp limitat care depinde de ncrctura iniial de microorganisme a laptelui i de metoda de pasteurizare aplicat. Prin pasteurizare nu sunt distruse formele sporulate ale microorganismelor. Scopul pasteurizrii lapteluiScopul pasteurizrii laptelui este de a se distruge formele vegetative ale microorganismelor prezente n lapte. Pasteurizarea const n nclzirea laptelui la temperaturi sub 100C un anumit timp, cu att mai mare cu ct temperatura de pasteurizare este mai joas. Regimul de pasteurizare (timpul de pasteurizare i temperatura la care are loc pasteurizarea) trebuie ales astfel nct s se asigure, pe de o parte distrugerea bacilului tuberculos, Mycobacterium tuberculosis hominis, care are termorezistena cea mai mare i pe de alt parte, s nu duc la modificarea prea accentuat a proprietilor senzoriale i fizico-chimice ale laptelui. Dac prin regimul de pasteurizare se asigur distrugerea bacilului Mycobacterium tuberculosis hominis, care este cel mai rezistent la temeraturi ridicate, exist certitudinea c nici un alt microorganism patogen nu a supravieuit pasteurizrii. Alegerea regimului de pasteurizare (durata i temepratura de lucru) se face cu ajutorul diagramei de pasteurizare Dahlberg care conine dou drepte (figura 2.3.):Dreapta 1 este curba de distrugere a bacilului tuberculos, iar dreapta 2 indic perechile de valori timp-temperatur peste care are loc modificarea proprietilor senzoriale i fizico-chimice ale laptelui. Orice regim de pasteurizare ales trebuie s se ncadreze ntre cele dou drepte.

1032168 70 72 74 76 786064625856541001Durata pasteurizrii, minute

Temperatura, CFigura 2.3. Diagrama de pasteurizare DahlbergPasteurizarea se poate realiza n cazane sau n vane de pasteurizare cu perei dubli prin care circul agentul de nclzire sau n pasteurizatoare cu plci.Metode de pasteurizare a lapteluiCele mai utilizate metode de pasteurizare sunt urmtoarele:-pasteurizare joas care se realizeaz la 63. . .65C timp de 30-35 min;-pasteurizare la temperaturi nalte de 72-76 C timp de 15-20 secunde;-pasteurizare sub vid sau vacreaia care are loc n absena aerului i la presiune redus (vid parial). Pasteurizarea joas se realizeaz n cazane sau n vane de pasteurizare cu perei dubli prin care circul agentul de nclzire. Acest metod este discontinu i lent, dar are avantajul c proprietile senzoriale i fizico-chimice ale laptelui se modifc numai n mic msur. Astfel, nu se modific coninutul de vitamine, iar enzimele amilolitice i fosfataza sunt pstrate intacte.

Vana de pasteurizare cu perei dubli i sistem nchis

Pasteurizarea la temperaturi nalte se realizeaz n diferite tipuri de pasteurizatoare, dar cele mai rspndite sunt cele cu plci. Acest metod permite pasteurizarea rapid a unor cantiti mari de lapte. Pasteurizatoarele cu plci sunt formate din plci de oel inoxidabil, ondulate sau prevzute cu striaii, suspendate pe un ax orizontal. Capetele plcilor sunt prinse n blocuri postament i se strng pachet cu ajutorul unei plci de presare i a unui urub. Datorit unor garnituri de cauciuc montate pe marginea plcilor i a ondulaiilor acestora, ntre plci se formeaz nite prin care poate circula laptele pe de o parte i lichidul de nclzire sau de rcire pe partea opus. Laptele alimentat n pasteurizatorul cu placi se prelinge pe suprafaa plcilor cu numr de ordine impar. Nite garnituri circulare mpiedic contactul direct dintre lapte i agentul de nclzire. Laptele nclzit este colectat ntr-un canal longitudinal format de orificiile din partea de jos a plcilor fiind apoi evacut din pasteurizator. Agentul de nclzire circul n contracurent cu laptele i se distribuie pe suprafaa plcilor cu numr par.

Instalatie de pasteurizare alaptelui1. Bazin de alimentare cu lapte; 2 Pompa centrifug; 3 Pasteurizator cu plci; 4 Cap de recirculare; 5 Serpentin pentru meninere; 6 Separator centrifugal; 7 Tanc izoterm; 8 - Bidon de colectare Pasteurizator cu placi Instalatie de pasteurizare a laptelui ce cuprinde un pasteurizator cu placiAvantajele acestei metode de pasteurizare sunt urmtoarele: Sistemele de pasteurizare la temperaturi nalte sunt nchise astfel nct nu apar fenomene de oxidare a grsimilor; Laptele este nclzit omogen fr a exista pericolul apariiei de zone lipsite de tratament termic. Ca dezavantaje a pasteurizrii la temperaturi nalte se menioneaz: provoac transformri mai mari ale compoziiei laptelui comparativ cu pasteurizarea joas. Se distrug n mare parte enzimele, vitaminele, se denatureaz 50 % din lactalbumin i aproximativ 20 % din lactoglobulin. Nu se poate utiliza la prelucrarea cantitilor mici de lapte. Gradul de uzur al pasteurizatoarelor cu plci este ridicat datorit volumului mare de lapte i a temperaturilor ridicate la care se lucreaz. Pasteurizare sub vid sau vacreaia se realizeaz n instalaii de pasturizare n vid compuse din trei compartimente care funcioneaz sub vid. Procedeul const n injectarea direct a laptelui n aburul aflat n primul compartiment n care temperatura este de 90-95C, iar presiunea este de 0,6-0,8 atm. Prin condensarea aburului laptele se nclzete la temperatura de 90-95C. Laptele este trecut n al doilea compartiment unde este rcit pn la temperatura de 71-82C cu ap rece (care circul prin pereii mantalei cu care este prevzut al doilea compartiment). Presiunea n cel de-al doilea compartiment este de 0,4 atm. n compartimentul al doilea (II) se elimin surplusul de vapori de ap i substanele odorante din lapte prin partea superioar. Laptele prsete compartimentul 2 prin partea inferioar i intr n cel de-al treilea compartiment (notat IV in figura 2.4. ) n care temperatura este meninut la 43C, iar presiunea este de 0,12 atm. n compartimentul IV continu procesul de rcire a laptelui avnd loc concomitent absorbia aburul folosit i a substanelor odorante rmase. Laptele pasteurizat este evacuat din compartimentul 3 cu ajutorul unei pompe. Timpul de pasteurizare prin vacreaie este de 10 secunde. Cantitatea de abur introdus n compartimentul 1 trebuie s fie egal cu cantitatea de abur care prsete compartimentele 2 i 3.

Figura 2.4 Schia instalaiei de pasteurizare a laptelui prin vacreaie (dup ibulc, 2003)In compartimentul III are loc antrenarea vaporilor din compartimentele II si IV cu apa de racire vehiculata cu ajutorul pompei 9. Procedeul de pasteurizare prin vacreaie realizeaz concomitent i dezodorizarea laptelui. acest procedeu se aplic n special la pasteurizarea smntnii.

RezumatTehnologia de fabricare a laptelui de consum pasteurizat cuprinde operaiile: recepia cantititiv i caliatativ a laptelui, rcirea laptelui, curirea laptelui de impuriti, normalizarea laptelui, omogenizarea, pasteurizarea, ambalarea, depozitarea. Normalizarea laptelui const n mrirea sau reducerea coninutului de grsime din lapte pentru a-l aduce la un anumit coninut de grsime conform standardelor sau a normelor interne de fabricaie. Omogenizarea laptelui se practic atunci cnd se dorete evitarea separrii grsimii din lapte i const n mrunirea globuleor de grsime din lapte. Prin pasteurizarea se distrug formele vegetative ale microorganismelor. Metodele de pasteurizare a laptelui sunt: pasteurizare joas (la 63-65C timp de 30-35 min), pasteurizare la temperaturi nalte de 72-76 C timp de 15-20 secunde i pasteurizare sub vid sau vacreaia care are loc n absena aerului i la presiune redus (vid parial). ConcluziiPentru fabricarea laptelui de consum pasteurizat se parcurg urmtoarele operaii tehnologice: recepia cantitativ i calitativ, curirea, normalizrea, omogenizarea, pasteurizarea, rcirea, ambalarea i depozitarea. Cunoaterea scopului acestor operaii, a metodelor prin care se pot realiza permite specialistului n industrie alimentar s selecteze varianta optim de tratare a laptelui n funcie de calitatea materiei prime i de sortimentul de lapte de consum produs. ntrebri DE VERIFICARE1. Ce procedee de pasteurizare a laptelui cunoatei?2. Ce se urmrete prin normalizare laptelui? 3. Prin ce difer laptele omogenizat de cel neomogenizat?4. Ce microorganisme sunt distruse prin pasteurizarea laptelui?5. n ce const curirea laptelui?BibliografieFabricarea produselor lactate i a brnzeturilor- ibulca, D. i Jimborean, C., Editura Academic Pres, Cluj-Napoca, 2003, pag. 45. Laptele i derivatele sale Gu, C. - Editura Risoprint, Cluj-Napoca, 2007, pag. 19. Tehnologia general n industria alimentar- Mihali, C. i Oprea, G., Ed. Risoprint, Cluj-Napoca, 2003, pag. 33,192.Procese i tehnologii n industria laptelui Giurgiulescu, L., Editura Universitii de Nord, Baia Mare, 2009, pag. 72-75.Lexicon-ndrumar pentru industria alimentar. Tehnologii, operaii, procese i produse Renescu, I. i Oel, I. , Ed. Tehnic, Bucueti, 1988, Vol. II, pag. 100, 129, Tehnologii generale n industria alimentar - Racola, E., Ed. Risoprint, Cluj Napoca, 2007, pag. 33-36.Pag. | 13