طراحی خط فرآیند (لبنیات)

در کارخانه لبنیات، شیر خام از چندین مرحله تصفیه در انواع تجهیزات فرآوری عبور می کند و قبل از اینکه به صورت یک محصول تمام شده و تصفیه شده به دست مصرف کننده برسد. تولید معمولاً به طور مداوم در یک فرآیند بسته انجام می شود که در آن اجزای اصلی توسط یک سیستم لوله به هم متصل می شوند. نوع رفتار و طراحی فرآیند به محصول نهایی بستگی دارد.

فرآیند توضیح داده شده در این فصل، پاستوریزاسیون عمومی شیر است. این فرآیند عملیات اساسی در فرآوری شیر در بازار است و همچنین یک مرحله پیش تصفیه مهم در زنجیره ای از فرآیندهای لبنی مانند پنیرسازی و تولید شیر را تشکیل می دهد. هدف ارائه برخی از ملاحظاتی است که طراح کارخانه هنگام برنامه ریزی یک کارخانه پاستوریزاسیون شیر کامل باید با آنها روبرو شود.  

ملاحظات طراحی فرآیند

هنگام طراحی یک خط فرآیند، جنبه های زیادی وجود دارد که باید در نظر گرفته شود. آنها می توانند متفاوت باشند و بسیار پیچیده باشند، که مطالبات قابل توجهی را برای مسئولین برنامه ریزی اولیه ایجاد می کند. مهندسی پروژه همیشه شامل سازش بین الزامات مختلف مانند:

• ·         مربوط به محصولات – در مورد مواد خام، عملکرد آن و کیفیت محصول نهایی
• ·         مربوط به فرآیند - مربوط به ظرفیت کارخانه، انتخاب اجزا و سازگاری آنها، درجه کنترل فرآیند، در دسترس بودن رسانه گرمایش و سرمایش، تمیز کردن تجهیزات پردازش و غیره.
• ·         اقتصادی - اینکه هزینه کل تولید برای مطابقت با استانداردهای کیفی تعیین شده تا حد امکان پایین باشد
• ·         حقوقی - قانونی که پارامترهای فرآیند و همچنین انتخاب اجزا و راه حل های سیستم را مشخص می کند

فرآیند نشان داده شده در شکل 1 به عملیات حرارتی – پاستوریزه کردن – شیر کامل می پردازد، به عنوان مثال. شیر بازار برای فروش به مصرف کنندگان 

برخی از الزامات قانونی

در اکثر کشورهایی که شیر به محصولات مختلف تبدیل می شود، الزامات خاصی توسط قانون برای محافظت از مصرف کنندگان در برابر عفونت توسط میکروارگانیسم های بیماری زا تعیین می شود. جمله بندی و توصیه ها ممکن است متفاوت باشد، اما ترکیب زیر متداول ترین الزامات بیان شده را پوشش می دهد:

• ·         عملکرد حرارتی

شیر باید به گونه‌ای عملیات حرارتی شود که همه میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا از بین بروند. حداقل دما/زمان نگهداری 72 درجه سانتیگراد به مدت 15 ثانیه باید بدست آید.

• ·         ذخیره سازی

دمای گرمایش باید به طور خودکار ثبت شود و رونوشت برای مدت زمان تعیین شده ذخیره شود.

• شفاف سازی قبل از عملیات حرارتی

از آنجایی که شیر اغلب حاوی مواد جامد مانند ذرات خاک، لکوسیت‌ها (گلبول‌های سفید خون) و سلول‌های سوماتیک (بافت پستان) است، باید شفاف‌سازی شود. از آنجایی که اگر باکتری‌ها در توده‌ها و ذرات شیر پنهان شده باشند، پاستوریزاسیون کمتر مؤثر است، باید قبل از گرم کردن، شفاف‌سازی انجام شود. شیر را می توان در یک فیلتر یا به طور موثرتر در یک زلال کننده گریز از مرکز زلال کرد.

• ·         جلوگیری از جوشیدن

مبدل های حرارتی به گونه ای محاسبه می شوند که فشار بیشتری در جریان شیر پاستوریزه در مقایسه با شیر غیر پاستوریزه و محیط های سرویس حفظ شود. اگر نشتی در مبدل حرارتی رخ دهد، شیر پاستوریزه باید در شیر غیر پاستوریزه یا محیط خنک کننده جریان یابد، نه در جهت مخالف. برای اطمینان از این امر، یک بوستر پمپ برای ایجاد اختلاف فشار اغلب مورد نیاز است و در برخی کشورها اجباری است.

در صورت افت دما در محصول پاستوریزه به دلیل کمبود موقت محیط گرمایشی، کارخانه باید دارای یک شیر انحراف جریان باشد تا شیری که به اندازه کافی گرم نشده است به مخزن تعادل منحرف شود.

شکل1- نمودار بلوک تعمیم یافته فرآیند پاستوریزاسیون شیر.