Материальный расчёт и подбор оборудования для производства бифидумбактерина



Ухудшение условий окружающей среды, несбалансированность и недостаток питания, применение при лечении ряда заболеваний антибиотиков, вызывая ослабление природного иммунитета, как следствие нарушают микробиологические системы желудочно-кишечного тракта — составной части общей иммунной системы.

Решение проблемы поддержания и восстановления нормальной кишечной микрофлоры человека может быть осуществлено по трем направлениям. Первое — это употребление живых бифидо- и лактобактерий в виде бакпрепаратов, второе — употребление пищевых добавок с бифидо- и лактобактериями и третье — обязательное включение в рацион кисломолочных пробиотических продуктов.

Характеристика сырья (молочная сыворотка).

Молочная сыворотка — это жидкость, которая остается после сворачивания и процеживания молока. В зависимости от вырабатываемого продукта получают под сырную, творожную и казеиновую сыворотку. Молочная сыворотка отделяется после свертывания молока (точнее молочного белка — казеина), в результате изменения (снижение) рН до 4.6 ед. под воздействием молочной кислоты, образуемой микроорганизмами.

Соли и микроэлементы молока — содержание поваренной соли — 10,8 %(сухих веществ). Из микроэлементов: железа — 408–846 мкг/кг; меди — 7,6–17,0 мкг/кг; марганца — 27,4 мкг/кг; цинка — 3,108 мкг/кг; кобальта — 0,085–1,0 мкг/кг; йода — 44,5 мкг/кг и более 20 других наименований. Вода (93,7 %).

Таблица 1

Молочная сыворотка
Пищевая ценность на 100 г продукта
Энергетическая ценность 27 ккал 112 кДж
Белки	0,846 г
Жиры	0,36 г
Углеводы	5,14 г
Кальций	47 мг

Использование бифидобактерий в производстве молочных продуктов.

Бифидоряженка имеет очень густую консистенцию, обладающую приятным вкусом, утоляющим жажду в самую жаркую погоду. Ряженка способна нормализовать содержание бифидобактерий в организме.

Бифидокефир содержит кроме кефирной закваски биокомплекс — уникально подобранный комплекс бифидобактерий природного происхождения, прекрасно сочетающих питательные и полезные свойства для детей раннего возраста и также людей, страдающих повышенной кислотностью.

Бифидопростакваша — это кисломолочный напиток, выработанный из пастеризованного молока путем сквашивания его закваской, приготовленный на чистых культурах молочнокислых бактерий и бифидобактерий.

Рис. 1. Схема производства бифидобактерина

Материальный расчёт производства бифидумбактерина.

В связи с тем, что ни одну технологическую операцию невозможно провести без информации о количественном и качественном составе перерабатываемого сырья и его массе на разных этапах производства, в данном разделе произведен материальный расчет с последующим подбором оборудования в линию.

Материальный расчет.

1. Масса молочной сыворотки, перерабатываемой на бакпрепарат:

М_{сыв.норм.}= 16000 кг.

2. Масса сыворотки с учётом потерь при сепарировании:

М_{сыв.теор.}= М_{сыв.норм.}·(100 — П_сеп.)/100,

где П_сеп. = 0,454 % — нормативные потери сырья при сепарировании.

М_{сыв.теор.}= 16000·(100–0,454)/100 = 15927,36 кг.

3. Потери при сепарировании:

М_сеп.= М_{сыв.норм} — М_{сыв.теор.}М_сеп.= 16000–15927,36 = 72,64 кг.

4. Масса обезжиренной сыворотки:

М_об.сыв.= М_{сыв.теор.}·(Ж_сл. — Ж_сыв.) / (Ж_сл. — Ж_об.сыв.),

Где Ж_сл.= 30 % — содержание жира в подсырных сливках;

Ж_сыв.= 0,5 % — содержание жира в сыворотке;

Ж_об.сыв.= 0,1 % — содержание жира в обезжиренной сыворотке.

М_об.сыв.= 15927,36·(30–0,5) / (30–0,1) = 15688,05 кг.

5. Масса сливок:

М_сл.= М_{сыв.теор.}·(Ж_сыв. — Ж_об.сыв.) / (Ж_сл. — Ж_об.сыв.),

М_сл.= 15927,36·(0,5–0,1) / (30–0,1) = 239,3 кг.

6. Масса кислоты, пошедшей на нейтрализацию:

М_орг.к.= 0,01·К_орг.к.· М_об.сыв,

Где К_орг.к — доза внесения органической кислоты (0,5–0,7 %).

М_орг.к.= 0,01·0,7·15688,05 = 109,81 кг.

7. Масса нейтрализованной сыворотки, с учетом внесения кислоты:

М_н.сыв.= М_об.сыв. + М_орг.к,

М_н.сыв.= 15688,05 + 109,81 = 15797,86 кг.

8. Масса производственной питательной среды:

М_п.с.= М_н.сыв.

М_п.с..= 15797,86 кг.

9. Масса посевной культуры:

М_п.к. = 0,01·К_п.к·М_п.с,

Где К_п.к. — посевная доза (3–5 % от массы производственной питательной среды).

М_п.к.= 0,01·5·15797,86 = 789,9 кг.

10. Масса прироста биомассы:

М_п.б.= 0,001·К_п.б.·М_п.с.,

Где К_п.б. — прирост биомассы (2–3 г/л производственной среды);М_п.б.= 0,001·0,003·15797,86 = 0,047 кг.

11. Массы питательной среды и посевной культуры для предварительной ферментации, а также прироста биомассы на стадии предферментации:

М_п.с.2 = М_п.к./1,050003,

М_п.с.2 = 789,9/1,050003 = 752,28 кг.

М_п.к.2 = 0,01·К_п.к.·М_п.с.2

М_п.к.2 = 0,01·5·752,28 = 37,61 кг.

М_п.б.2 = 0,001·К_п.б·М_п.с.2

М_п.б.2 = 0,001·0,003·752,28 = 0,0022 кг.

12. Масса культуральной жидкости:

М_{к.ж.норм.} = М_п.с.+ М_п.к.+ М_п.б.

М_{к.ж.норм.} = 15797,86 + 789,9 + 0,047 = 16587,8 кг.

13. Масса культуральной жидкости с учетом потерь при центрифугировании:

М_{к.ж.теор.} = М_{к.ж.норм.}·(100 — П_ц)/100,

где П_ц = 5 % — нормативные потери при центрифугировании;

М_{к.ж.теор.} = 16587,8·(100–5)/100 = 15758,416 кг.

14. Масса потерь при центрифугировании:

М_ц. = М_{к.ж.норм.} — М_{к.ж.теор.}

М_ц. = 16587,8–15758,416 = 829,384 кг.

15. Масса баксуспензии до внесения защитной среды:

М_б.ц. = А_к.ж.·М_{к.ж.теор.}/А_б.с.,

Где А_к.ж. — активность культуральной жидкости (5·10⁵ КОЕ/г)

А_б.с. — активность баксуспензии, поступающей на сублимационную сушку (10⁷ КОЕ/г)

М_б.ц.= (5·10⁵·15758,416)/10⁷ = 787,92 кг.

16. Масса баксуспензии (с учетом внесения защитной среды):

М_{б.с.норм.} = М_б.ц.·100/(100 — К_з.с.),

Где К_з.с. = 5 % — доза внесения защитной среды

М_{б.с.норм.} = 787,92·100/(100–5) = 829,39 кг.

17. Масса осветленной жидкости, получаемой при концентрировании микробных клеток:

М_ос.ж. = М_{к.ж.теор. —} М_б.ц.,

М_ос.ж. = 15758,416–787,92 = 14970,496 кг.

18. Масса защитной среды:

М_з.с.= М_{б.с.норм} — М_б.ц.

М_з.с.= 829,39–787,92 = 41,47 кг.

19. Масса компонентов защитной среды:

М_з.с = М_сах. + М_жел. + М_мол.с + М_БСК + М_в,

Где М_сах. — масса сахарозы в составе защитной среды в конечной суспензии;

М_жел. — масса желатина;

М_мол.с. — масса молочной сыворотки;

М_БСК — масса бифидогенного концентрата;

М_в — масса воды.

М_сах. = 0,01·К_сах.·М_з.с.,

Где К_сах. — процентное соотношение сахарозы от массы защитной среды в конечной суспензии (5–8 %)

М_сах. = 0,01·8·41,47 = 3,32 кг.

М_жел. = 0,01·К_жел·М_з.с.,

Где К_жел. — массовая доля желатина в конечной суспензии (1–1,5 % от массы защитной среды)

М_жел. = 0,01·1,5·41,47 = 0,62 кг.

М_мол.с, М_БСК. = 0,01·К_см.·М_з.с,

Где К_см. — массовая доля смеси молочной сыворотки и бифидогенного концентрата в конечной суспензии (12–25 % от массы защитной среды); соотношение в смеси молочной сыворотки и бифидогенного концентрата составляет (34–35):1

М_мол.с. = 0,01·24,3·41,47 = 10,07 кг.

М_БСК = 0,01·0,7·41,47 = 0,3 кг.

М_в = М_з.с. — (М_сах. + М_жел.+ М_мол.с.+ М_БСК),

М_в = 41,47 — (3,32 + 0,62 + 10,07 + 0,3) = 27,16 кг.

20. Активность баксуспензии до внесения защитной среды:

А_б.ц. = М_{б.с.норм.}·А_б.с. /М_б.ц.,

Где А_б.с. = 1·10⁷ КОЕ/г — стандартная активность баксуспензии, поступающей на сублимационную сушку.

А_б.ц. = 829,39·10⁷ / 787,92 = 1,05·10⁷ КОЕ/г.

21. Масса баксуспензии с учетом потерь активности при фасовании и сушке препарата:

М_{б.с.теор.}= М_{б.с.норм.}·(100 — П_с)/100,

где П_с = 3 % — нормативные потери при фасовании и сушке;

М_{б.с.теор} = 829,39·(100–3)/100 = 804,5 кг.

22. Масса потерь при сушке:

М_с.= М_{б.с.норм.} — М_{б.с.теор.},

М_с.= 829,39–804,5 = 24,89 кг.

23. Масса готового продукта:

М_г.п. = М_{б.с.теор.}· А_б.с. /А_г.п.,

где А_г.п. = 1,6·10⁸ КОЕ/г — стандартная активность готового бакпрепарата;

М_г.п. = 804,5·10⁷/ 1,6·10⁸ = 50,28 кг.

24. Масса влаги, испарённой при сушке бакпрепарата:

В_с = М_{б.с.теор.} — М_г.п.,

В_с = 804,5–50,28 = 754,22 кг.

25. Материальный баланс:

М_{сыв.норм.} + М_орг.к.+ М_п.к.+ М_п.б.+ М_з.с. = М_сеп.+ М_сл.+ М_ц.+ М_ос.ж + М_с.+ М_г.п+ В_с.

16000 + 109,81 + 789,9 + 0,047 + 41,47 = 72,64 + 239,3 + 829,39 + 14970,496 + 24,89 + 50,28 + 754,22; 16941,22 = 16941,22 (кг)

Литература:

1. Степаненко П. П. Микробиология молока и молочных продуктов: Учебник для ВУЗов — Сергиев Посад: ООО «Всё для Вас — Подмосковье», 1999.
2. Храмцова А. Г., Нестеренко П. Г. Продукты из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.
3. Нечаев А. П., Траубенберг С. Е., Кочеткова А. А. и др. Химия пищи — СПб.: ГИОРД, 2003.
4. Залашко М. В. Биотехнология переработки молочной сыворотки — М.: Агропромиздат, 1990.
5. Кочетков Н. К., Бочков А. Ф., Дмитриев Б. А. и др. Химия углеводов — М.: Химия, 1967.
6. Шендеров Б. А., Манвелова М. А. Функциональное питание и пробиотики: микроэкологические аспекты — М.: Агар, 1997.
7. Нестеренко П. Т., Самойлов В. Г. Оборудование предприятий молочной промышленности — СПб.: ГИОРД, 2004.
8. Ростроса Н. К., Мордвинцева П. В. Курсовое и дипломное проектирование предприятий молочной промышленности — М.: Агропромиздат, 1989.