Производство молочных продуктов

Наибольшей выраженности вкуса и аромата сыра способствует уксусная кислота. Развитие на поверхности латвийского сыра микрофлоры сырной слизи, расщепляющей белки, придает продукту специфический острый слегка аммиачный вкус и запах.

Рисунок сыров образуется в результате развития ароматообразующих м/к стрептококков. Сыры типа голландского характеризуются наличием большого количества мелких глазков круглой, слегка сплюстнутой или угловатой формы. Российский сыр имеет рисунок неправильной щелевидной формы, латвийский - пустотный, со сплющенными глазками ( в период созревания головки оседают).

Мягкие сыры

Они характеризуются повышенным содержанием влаги (48-50%),что способствует быстрому развитию микрофлоры. В созревании их наряду с ферментами м/к стрептококков и палочек участвуют ферменты плесеней и микрофлоры сырной слизи. В производстве некоторых сыров большую роль играет микрофлора слизи, находящаяся на их поверхности. Их созревание протекает с поверхности внутрь. Сначала развиваются плесени и дрожжи, которые потребляют молочную кислоту, образующуюся при брожении лактозы м/к бактериями. Повышая рН среды, они создают благоприятные условия для развития протеолитических бактерий и микрококков. Выделяемые этими бактериями протеолитические ферменты расщепляют белки с образованием большого количества растворимых азотистых соединений, преимущественно полипептидов. Типичный острый вкус и аромат мягких сыров обусловливают продукты распада белка и молочного жира. Расщепление молочного жира происходит под действием активных плесневых липаз. Летучие жирные кислоты (капроновая, каприновая, каприловая и др.) и метилкетоны являются важными компонентами вкуса и аромата мягких сыров.

В сырах, выработанных из гомогенизированного молока наблюдается особенно интенсивное образование летучих жирных кислот. Улучшаются вкусовые свойства сыров, сокращается продолжительность созревания. Рисунок у мягких сыров часто отсутствует, т.к. газ легко диффундирует из небольших головок, а образующиеся глазки закрываются при осадке сыра. Консистенция сыров нежная, слегка мажущаяся, иногда слегка крошливая.

Рассольные сыры

(брынза и кавказские рассольные сыры) после формования и самопрессования помещают в рассол концентрацией 16-22% для посолки и созревания. Поваренная соль, проникая в сырную массу, угнетает развитие микрофлоры, вследствие чего м/к процесс протекает недостаточно активно. Молочный сахар сбраживается медленно, небольшое количество его обнаруживается в сырах даже через 2-3 месяца. Параказеин сырной массы набухает в растворе соли и частично переходит в растворимое состояние. Глубокого расщепления белков в сырах не происходит. Рисунок у них отсутствует, иногда наблюдается небольшое количество глазков и пустот неправильной формы.

Плавленные сыры

- это концентрированные белковые продукты. Содержание растворимых белков в них выше, чем в исходных сычужных сырах, а использование при их производстве творога и сывороточных белков способствует увеличению количества незаменимых аминокислот. Пищевую ценность плавленых сыров повышают жиры, минеральные соли, органические кислоты, витамины В2,А и др. Основным показателем качества плавленых сыров является консистенция, которая формируется в процессе плавления сырной массы. Она во многом зависит от правильности подбора сырья, солей - плавителей и активной кислотности смеси. В процессе плавления сырной массы с солями- плавителями изменяются физико-химические свойства параказеинового комплекса. Значительно увеличивается количество водорастворимых белковых в-в, и повышается водосвязывающая способность сырной массы. Введение солей- плавителей изменяет активную кислотность сыра, которая является одним из главных факторов, влияющих на процесс плавления и консистенцию плавленого сыра. Если рН сыра меньше оптимального значения рН плавленого сыра, то следует применять соли, растворы которых имеют щелочной характер и наоборот, если рН сыра выше оптимального ,то следует употреблять соли, растворы которых имеют кислый характер.

Во время плавления изменяется дисперсность жировой фазы сыра. Она зависит от эмульгирующей способности белковых в-в, которая определяется видом соли-плавителя. Наиболее тонкое и однородное диспергирование жира наблюдается при плавлении сыра (молодого и зрелого) с цитратом Na.

Микроструктура плавленых сыров отличается от микроструктуры натуральных сычужных сыров. При производстве плавленых сыров микроструктура исходного сыра под воздействием механических и тепловых факторов изменяется. Для плавления сыров характерна более мелкопористая структура. На фоне однородной белковой массы(без макрозерен) видны жировые микрозерна, микропустоты и отложения солей Са. Средний диаметр микрозерен жировых капель в плавленых сырах высокого качества 6-8мкм. В сырах более низкого качества наблюдаются жировые микрозерна диаметром 13мкм и выше. Размер микропустот в плавленых сырах в 2 -3 раза меньше размера микропустот исходного сыра, но они содержат вакуоли (пузырьки воздуха) размером 2-3мкм. Количество отложений солей кальция зависит от зрелости сыра и вида применяемых солей- плавителей.

Пороки сыров

- Консистенции. Она формируется в процессе созревания. В начале созревания сырная масса уплотняется, затем плотность ее понижается и в конце созревания сыр приобретает однородную, мягкую, пластичную консистенцию. Консистенция зависит от количества кальция в параказеиновом комплексе, содержания жира и влаги в сыре. Кроме этих факторов огромное влияние на консистенцию сыра оказывает состояние влаги в сыре, ее связь с сухим веществом. С ростом активной кислотности и переходом белков из нерастворимого состояния в растворимое в сыре увеличивается количество связанной воды, а свободной снижается. В зрелом сыре свободная влага отсутствует, она переходит в более прочно связанные виды влаги. В глазках зрелого сыра иногда появляется свободная влага в виде так называемой СЛЕЗЫ. Ее выделение связано с синерезисом белковой массы.

Консистенция сыра тесно связана с состоянием параказеина кальция: чем больше кальция отщепляется от комплекса, тем хуже связность сырной массы. Если сыр вырабатывают из молока повышенной кислотности (25-27 0Т),то в процессе обработки сырной массы кислотность нарастает и параказеинат теряет значительную часть кальция. Поэтому белки сыра плохо связываются и удерживают влагу и продукт приобретает ЛОМКУЮ, КРОШЛИВУЮ консистенцию. В сыре образуется плохой рисунок и он имеет творожный привкус.

Недостаточная связность сырного теста в результате повышенной кислотности может привести к САМОКОЛУ. При газообразовании в сыре образуются мелкие и крупные трещины. Внутренний разрыв(трещина) сырной массы вызывает порок - внутренний СВИЩ. Если трещина дойдет до поверхности сыра, то образуется открытый СВИЩ. Недостаток молочной кислоты задерживает процесс отщепления кальция от параказеина, в результате чего параказеиновый комплекс содержит значительное количество кальция и сильно набухает. Получаемый сыр имеет РЕМНИСТУЮ,РЕЗИНИСТУЮ консистенцию. Ремнистая консистенция очень часто образуется при недостаточной кислотности в сырах низкой жирности. Пороки консистенции плавленых сыров обусловлены переработкой незрелых и перезрелых сычужных сыров (или неправильно составленной смеси сырья по степени зрелости), а также неправильным подбором солей-плавителей. К порокам консистенции плавленых сыров относятся МУЧНИСТАЯ, излишне твердая, колющаяся, рыхлая консистенция и др.

-Горький вкус - обусловлен накоплением горьких пептидов при задержке созревания сыра, а также бакткериального происхождения (развитие мамококков и микрококков).

-Аммиачный вкус и запах- в латвийском и волжском сырах при излишнем развитии бактерий сырной слизи. В перезрелых сырах при накоплении аммиака может появиться мыльный привкус. В твердых прессуемых сырах порок возникает при неправильном уходе за сыром или его созревании при высокой температуре и влажности воздуха.

-Салистый привкус - при окислении жира сырной массы под воздействием света и воздуха, а также при развитии маслянокислых бактерий.

Раздел 9. Физико-химические процессы при производстве молочных консервов

Основы производства молочных консервов

Консервирование пищевых продуктов применяют для предохранения от порчи при хранении. Для этого создают условия, при которых подавляются химические и биохимические процессы разложения входящих в состав продуктов жиров, белков, углеводов. При консервировании стремятся сохранить пищевую и биологическую ценность. Принципы и методы максимального сохранения исходных свойств продукта методами консервирования пищевых продуктов многочисленны. Производство молочных консервов основано на принципе подавления химических и микробиологических процессов и принципе полного уничтожения микроорганизмов.

Существуют 2 способа консервирования молочных продуктов:

-- абиоз- принцип полного уничтожения микроорганизмов. Применяют при производстве сгущенного стерилизованного молока, когда в результате стерилизации полностью уничтожаются бактерии и споры микроорганизмов.

--анабиоз- принцип подавления химических и микробиологических процессов. По этому принципу консервируют следующими физическими способами : -осмоанабиоз - повышением осмотического давления , -ксероанабиоз - высушиванием. Используют при производстве сухого и сгущенного молока.

Молочные консервы являются ценными пищевыми продуктами. Усвояемость белков, жиров и углеводов в молочных консервах такая же как их усвояемость в свежем молоке.

Калорийность 100г сухого молока - 508 ккал, сухого обезжиренного молока- 144 ккал, сгущенного молока с сахаром - 345 ккал.

Молочные консервы используют для снабжения молочными продуктами населения районов где нет молока, для снабжения молоком крупных городов, для создания государственных резервов.

Термоустойчивость молока - это способность молока при высоких температурах сохранять первоначальные коллоидные свойства.

Молоко должно иметь определенный химический состав и свойства.

Свойства зависят от белково-солевого состава и кислотности молока.

-сывороточные белки - молоко должно содержать минимальное количество сывороточных белков, особенно иммуноглобулина и альбумина сыворотки крови. Их содержание увеличено в молозиве и в маститном молоке, поэтому примесь анормального молока не допустима.

-казеин - в молоке должны быть мелкие мицеллы казеина. Чем они мельче, тем более термостойко молоко. Мелкие частицы казеина обладают меньшей склонностью к агрегации и осаждению. Размер мицелл казеина зависит от породы животного и времени года.

-солевой состав молока - это соотношение катионов Са и анионов фосфорной и лимонной кислот (т.е. соли Са и магния и фосфаты и цитраты )

При содержании в молоке солей Са не более 125г на 100г и воздействии высоких температур- казеин не коагулирует. В случае избытка солей Са в молоке - снижается отрицательный заряд частиц казеина, поэтому они быстро агрегируют и осаждаются при нагревании. При избытке в молоке анионов уменьшается количество ионов Са, что вызывает изменение структуры частиц казеина и снижение их устойчивости.

- кислотность - при ее повышении - понижается термоустойчивость молока. Повышение кислотности (образование молочной кислоты) вызывает уменьшение заряда белковых частиц и нарушение солевого равновесия в молоке в результате увеличения количества ионов Са. Это приводит к агрегации мицелл казеина и их осаждению.

Сгущенное молоко с сахаром

Производство сгущенного молока с сахаром основано на увеличении концентрации сухих веществ молока путем сгущения и добавления сахарозы. При этом в продукте создается осмотическое давление около 18 МПа, в то время как в протоплазме бактериальных клеток оно составляет лишь 0,3-0,8 МПа. Вследствие разницы в давлении влага из клеток поступает наружу, т.е. наступает плазмолиз бактериальных клеток. Размножение бактерий прекращается, и продукт длительное время не портится.

Отдельные стадии технологического процесса влияют на физико-химические процессы, определяющие консистенцию. Из них наиболее важными являются пастеризация, сгущение и охлаждение продукта. - ПАСТЕРИЗАЦИЯ- применяется для уничтожения микроорганизмов, инактивирования фермента липазы и предотвращения пригорания молока при пуске в вакуум-аппарат. Пастеризация способствует получению необходимой консистенции готового продукта. Температура пастеризации влияет на белково-солевой состав молока, на вязкость и его стойкость против загустевания при хранении. При температуре более 100 0С получается жидкая консистенция, при 85-95 0С - наибольшая вязкость. Поэтому используют высокотемпературную пастеризацию 95-115 0С. Температуру выбирают с учетом сезонности.

Происходят изменения составных частей молока.

ЖИР - дробятся жировые шарики, комочки слипшихся шариков разъединяются, снижается скорость отстаивания сливок. Во время сгущения наблюдается укрупнение жировых шариков и частичная дестабилизация жировой эмульсии.

-СЫВОРОТОЧНЫЕ БЕЛКИ при пастеризации денатурируют, концентрация их при сгущении увеличивается.

-КАЗЕИН - изменяется структура, он приобретает способность к агрегации.

-МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ-часть их переходит в нерастворимое состояние, изменяется соотношение между катионами и анионами.

-МОЛОЧНЫЙ САХАР- образует с белком меланоидиновые соединения, сахароза подвергается незначительной инверсии.

-ФЕРМЕНТЫ и ВИТАМИНЫ- ферменты разрушаются, снижается количество витаминов.

CГУЩЕНИЕ- технологические режимы(t и длительность воздействия)

влияют на коллоидную систему молока и консистенцию готового продукта. Оптимальный режим t = 57-59 0С и продолжительность 2-2,5 часа.

При сгущении изменяются составные части молока:

-ЖИР- с жировыми шариками наряду с дроблением происходит их укрупнение, происходит частичная дестабилизация жировой эмульсии. -СЫВОРОТОЧНЫЕ БЕЛКИ-при сгущении увеличивается их концентрация. -КАЗЕИН - изменяется структура, т.е. приобретает способность к агрегации.

-МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ - возрастает концентрация солей Са, в результате

чего укрупняются казеиновые мицеллы.

-ВИТАМИНЫ- снижается их количество: А на 19%,В2 на 8-12%,

С на 20%, В6 и В12 на 40%.

Кристаллизация лактозы

Сгущенное молоко с сахаром охлаждают.В это время происходит кристаллизация молочного сахара, от правильности проведения которой зависит консистенция готового продукта. В сгущенном молоке с сахаром содержится 11-12 % лактозы, которая растворена в 25-26% влаги, образуя при 50-60 0С насыщенный раствор. В растворе лактоза присутствует в структурно-изомерных а- и в- формах, находящихся в равновесии. При охлаждении сгущенного молока до 20-30 0С раствор лактозы становится пересыщенным и часть ее выпадает в виде кристаллов. В первую очередь кристаллизуется а-форма как менее растворимая. Выпадение а-формы вызывает нарушение равновесия между формами ,и часть в-формы переходит в а-форму. Продолжающийся процесс кристаллизации лактозы приводит к дальнейшему переходу в-формы в а-форму и т.д.

Размер кристаллов молочного сахара зависит от режима охлаждения (t и продолжительность). Консистенция определяется размерами и количеством образовавшихся при охлаждении и хранении продукта кристаллов молочного сахара. Для обеспечения хорошей консистенции продукта необходимо стремиться к массовому выпадению мелких кристаллов лактозы (размером 10-11 мкм) при возможно полной ее кристаллизации. Недостаточно полная кристаллизация лактозы в процессе охлаждения может привести к ее кристаллизации во время хранения продукта. При этом образуются крупные кристаллы размером 20-25мкм.

-Быстрое охлаждение сгущенного молока с сахаром до t усиленной кристаллизации (29-32 0С) способствует образованию большого количества мелких кристаллов лактозы.

-Длительное охлаждение может привести не только к выпадению крупных кристаллов лактозы, но и к другим порокам продукта - загустеванию и побурению.

На интенсивность кристаллизации лактозы влияет количество вносимой в сгущенное молоко затравки, продолжительность и интенсивность его перемешивания.

Показатели сгущенного молока с сахаром

Основной показатель - консистенция (наиболее часто порок - загустевание). Консистенция обусловливается составом и свойствами сырья и физико-химическими изменениями составных частей молока во время технологических операций производства продукта. Одним из основных факторов, влияющих на консистенцию, является химический состав молока, главным образом его белково-солевой состав. Для производства продукта наиболее пригодно молоко с низкой величиной соотношения между жиром и СОМО (около 0,41), с мелкими жировыми шариками и казеиновыми мицеллами и содержанием кальция не >125 мг%. Эти показатели зависят от времени года, породы, стадии лактации и др. факторов.

-ВЯЗКОСТЬ готового продукта зависит от кислотности молока. Повышение кислотности сырого молока нарушает солевой баланс молока, снижает тепловую устойчивость казеина и отрицательно сказывается на консистенции готового продукта.

Вязкость сгущенного молока с сахаром должна быть 3-10Па.с.Впроцессе хранения она повышается ,по стандарту допустимо в течении 2-12 месяцев увеличение вязкости до 15 Па.с.

При большем увеличении - порок "загустевание".

-РАЗМЕР КРИСТАЛЛОВ МОЛОЧНОГО САХАРА - определяется интенсивностью процесса кристаллизации во время охлаждения. Зависит от степени сгущения молока, скорости осаждения после сгущения, продолжительности и интенсивности перемешивания при охлаждении. Размер кристаллов молочного сахара должен быть не более 15 мкм.

Сгущенное стерилизованное молоко требования к молоку

Основной особенностью производства сгущенного стерилизованного молока является стерилизация при 115-118 0С с выдержкой 15-20мин. Такая термическая обработка сгущенного молока обеспечивает уничтожение всех микроорганизмов, обуславливая стерильность продукта и сохранение качества его в течении длительного времени (не менее 1,5 лет). Т.К. применяют высокие температуры, то к исходному молоку предъявляют очень высокие требования (термоустойчивость). Термическая устойчивость при стерилизации зависит от температуры пастеризации, степени концентрации сухих веществ, солевого баланса, от температуры и продолжительности стерилизации.

Термоустойчивость сырого молока, предназначенного для производства сгущенного стерилизованного молока определяют фосфатной и кальциевой пробой.

10куб.см испытуемого молока, добавляют 1 куб.см 1,5моль/ куб.дм раствора одноосновного фосфорнокислого калия и пере-

мешав, погружают в кипящую водяную баню на 5 мин. После охлаждения проверяют состояние молока. Коагуляция белка (хлопья) свидетельствуют о нарушении баланса солей и пониженной стойкости молока при нагревании.

Если молока полностью свернулось при этих пробах- его нельзя направлять на производство стерилизованного молока. В молоке, отобранном по этим пробам для производства балансируют солевой состав внесением соответствующего количества соли-стабилизатора. Применяют двухосновной фосфорно - кислый натрий или лимоннокислый натрий. Эти соли хорошо растворяются ,не ухудшают вкуса продукта и не вызывают затруднений при сгущении. Их вносят в молоко перед пастеризацией. Это предотвращает коагуляцию белка при стерилизации. Количество солей-стабилизаторов определяют по пробной стерилизации молока в жестянных закатанных банках.

Процессы при производстве сгущенного стерилизованного молока

Процессы при производстве сгущенного стерилизованного молока - пастеризация, сгущение, стерилизация.

--Цель пастеризации - минимальное тепловое воздействие на белки и другие составные части молока, т.е. сохранение и повышение термоустойчивости исходного молока. Предварительная пастеризация молока перед стерилизацией это один из путей стабилизации белковой системы молока. Это достигается осаждением при пастеризации избытка фосфата кальция и термолабильных сывороточных белков. Происходит повышение термоустойчивости казеиновых мицелл. Степень влияния пастеризации на составные части молока зависит от температуры и степени ее воздействия. -- Режим и степень сгущения молока перед стерилизацией влияют на коллоидные свойства белков. Процесс сгущения молока ведут при режимах как и в сгущенном молоке / до получения продукта с содержанием сухих веществ 25% /.

Длительное воздействие высокой температуры при стерилизации может вызвать глубокие изменения белков, солей, мол. сахара, разрушение витаминов, повышение кислотности, изменение вкуса и цвета молока /температура 118 0С с выдержкой 15-20 мин/

Изменение составных частей молока

Длительное воздействие высоких температур вызывает физико - химические изменения жира, белков, молочного сахара, солей и витаминов.

При этом меняются степень дисперсности и устойчивость жировой фазы, структура белков, содержание молочного сахара и витаминов.

- МОЛОЧНЫЙ ЖИР. Во время сгущения происходит дробление жировых шариков с увеличением количества мелких шариков диаметром менее 2мкм. Наблюдается наряду с этим укрупнение жировых шариков и частичная дестабилизация жировой эмульсии с выделением свободного жира. Эти процессы продолжаются при стерилизации. Дестабилизация может привести к отстою слоя жира и порока вкуса. Для предотвращения выделения свободного жира сгущенное молоко перед стерилизацией гомогенизируют. Также происходит частичный гидролиз триглицеридов молочного жира. Выделяются летучие жирные кислоты, образуются лактоны, альдегиды и кетоны. Они участвуют в формировании вкуса и запаха готового продукта.

-БЕЛКИ. Изменяется структура казеиновых мицелл, они агрегируют и соединяются с денатурированными сывороточными белками. В результате происходит их укрупнение. Их укрупнению способствует увеличение в процессе сгущения концентрации солей кальция.

Для предотвращения коагуляции белков при стерилизации вносят соли стабилизаторы, происходит снижение в молоке ионов кальция.

-МОЛОЧНЫЙ САХАР. При сгущении повышается концентрация молочного сахара и при охлаждении часть его выпадает в виде кристаллов. В процессах сгущения и стерилизации молочный сахар взаимодествует с белками и аминокислотами. Продолжается реакция Майара (меланоидинообразования). Часть лактозы разлагается с образованием муравьиной, уксусной, молочной и др. кислот и углекислого газа. В результате этой реакции снижается биологическая ценность продукта, меняется цвет, вкус, запах.

-МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ. концентрируются, изменяется соотношение между катионами и анионами. Часть фосфатов кальция переходит в нерастворимое состояние.

-ВИТАМИНЫ. снижается их содержание, особенно С,В6,В12,А и каротина.

Сухое молоко. Процессы при производстве сухого молока

Основные процессы: пастеризация, сгущение, гомогенизация, сушка. -ПАСТЕРИЗАЦИЯ. От нее зависит стабильность белков и солей молока при дальнейшей тепловой обработке. Она должна гарантировать инактивацию липазы при минимальном воздействии на белки и соли молока. Температура пастеризации - в зависимости от метода сушки: -вальцовая сушка - t пастеризации= 72-76 0С / t сушки=106-128 0С / -распылит. сушка - t пастеризации = 85-87 0С / t сушки = 60-75 0С/

- СГУЩЕНИЕ.- на качество готового продукта. От степени сгущения зависит вязкость молока или смеси. Ее устанавливают исходя из способа сушки и состава смеси.

-распылит. сушка_ концентрация сухих веществ в молоке влияет на размер капель при распылении, т.е. на размер частиц готового продукта. При большей концентрации сухих веществ больше размер частиц и лучше растворимость, при низкой концентрации сухих веществ меньше размер частиц /плохая смачиваемость, повышенное количество свободного жира/ Высокая концентрация сухих веществ/ >55%/ повышает вязкость и укрупнение частиц, слеживаемость порошка, образование комочков и понижение его растворимости.

Режим сгущения влияет на вязкость молока и дисперсность жира: с увеличением температуры и продолжительности сгущения повышается вязкость и уменьшается дисперсность жира. Наличие в сгущенном молоке значительного количества крупных жировых шариков(диаметр более 8 мкм) приводит к появлению в процессе сушки свободного жира.

Сгущают молоко до концентрации сухих веществ 43-48%. - ГОМОГЕНИЗАЦИЯ.- для уменьшения количества свободного жира необходимо проводить перед сушкой, она способствует снижению свободного жира в сухих молочных продуктах в 3 раза. От режимов гомогенизации зависит вязкость молока, дисперсность жира и стабильность белка при сушке. Низкая температура гомогенизации <50 0С - повышение вязкости и не обеспечивает качественное ее эмульгирование.

Высокая температура гомогенизации >55-60 0С и при давлении более 15 МПа вызывает диспергирование жировых шариков и необратимые физико-химические изменения белка, что приводит к снижению стабильности жировой эмульсии и растворимости готового продукта. Оптимальная температура 55-60 0С при Р=10-15МПа.

- СУШКА. Пленочный способ- денатурация сывороточных белков, выпадение фосфата Са, выделение жировых шариков свободного жира. Эти изменения приводят к частичному снижению растворимости продукта. Физико-химические свойства сухих молочных продуктов распылительной сушки зависят от способа распыления и режимов сушки. Способ распыления влияет на размер частиц, количество в продукте свободного жира и заключенного внутри его частиц. Эти показатели определяют скорость растворения порошка и окисления молочного жира при хранении готового продукта. Большое влияние на качество готового продукта оказывает температура горячего воздуха на входе в сушильную камеру и на выходе. Нарушение оптимальных температурных режимов сушки /более 200 0С и выше/ приводит к увеличению размера частиц сухого продукта, содержания в них воздуха и свободного жира ,что снижает растворимость и стойкость готового продукта при хранении.

Отрицательно влияет на растворимость продукта длительное тепловое воздействие. При высоких температурах происходит денатурация сывороточных белков и даже пригорание отдельных частиц порошка во время сушки и повышение содержания свободного жира.

Важное условие качества готового продукта - быстрое охлаждение его после выхода из сушильной камеры до температуры ниже точки плавления жира / 18-20 0С/.

На выделение свободного жира и структуру порошка влияет последующая обработка сухого молока - транспортировка из сушилок, хранение в бункерах и фасовка.

Изменение составных частей молока при сушке

В процессе сушки меняются свойства и структура основных компонентов молока /жира, белка, солей, молочного сахара/. Характер и степень изменения зависит от температуры и продолжительности теплового воздействия на молоко во время сушки, а также предопределяют режимами предшествующих технологических операций / пастеризации, сгущения, гомогенизации/

- ЖИР. Во время распыления и сушки сгущенного молока происходит дробление жировых шариков. Однако дисперсность жира зависит от продолжительности предварительного сгущения молока: при увеличении продолжительности сгущения дисперсность уменьшается. Влияет на размер жировых шариков и температура воздуха, подаваемого в сушильную башню /камеру/: при температуре 160-170 С он уменьшается, а при более высокой t увеличивается. Наряду с изменениями размера жировых шариков в процессе сушки наблюдается увеличение свободного /дестабилизированного/ жира. Особенно оно повышается при наличии в сгущенном молоке большого количества крупных />8мкм/ жировых шариков, которые образуются при его длительном хранении перед сушкой. Увеличению содержания свободного жира также способствует нарушение режимов распыления сгущенного молока / увеличение давления и др./ повышенная >180 0С температура сушки. Свободный жир отрицательно влияет на качество сухих молочных продуктов: ухудшается смачиваемость сухого порошка, снижается скорость его растворения и т.д. При хранении сухое молоко приобретает салистый вкус и слеживается/образуются комки/ Восстановленные продукты, приготовленные из такого порошка, имеют на поверхности жировые капли. С целью уменьшения количества свободного жира, т.е. повышения качества сухих молочных продуктов рекомендуется перед сушкой проводить гомогенизацию сгущенного молока.

- БЕЛОК И СОЛИ. При сушке происходят: денатурация сывороточных белков и выпадение фосфата Са. В результате несколько снижается растворимость сухих молочных продуктов. Особенно значительные физико-химические изменения белков и солей молока наблюдаются при пленочном способе сушки. Поэтому для снижения теплового воздействия на компоненты молока при данном способе производства применяют более низкую t пастеризации исходного сырья. При распылительной сушке на растворимость продукта отрицательно влияют высокая t горячего воздуха на входе в сушильную башню и длительное ее воздействие в процессе сушки и после нее/ упаковка сухого продукта без охлаждения/.Максимальному сохранению растворимости белка способствует метод сублимационной сушки. Метод включает замораживание продукта /t=-15-18 0С/, сублимацию льда /переход молекул воды из состояния льда в пар, минуя стадию жидкости/ и досушивание продукта при сравнительно низких t = -50-60 0С. При сублимационной сушке структура продукта изменяется незначительно, он сохраняет первоначальные свойства своих компонентов и хорошо восстанавливается. Методом сублимации сушат кисломолочные продукты: простоквашу, йогурт, творог и др. Во время сушки продолжается реакция взаимодействия белков с лактозой. Однако скорость ее небольшая, она увеличивается лишь при увлажнении и повышении t хранения продукта после сушки. При этом образуется большое количество меланоидинов, которые снижают растворимость продукта и вызывают пороки цвета и вкуса.

- МОЛОЧНЫЙ САХАР И ВИТАМИНЫ.В процессе основная масса мол. сахара переходит в аморфное состояние и только небольшая его часть успевает закристаллизоваться. Аморфное состояние лактозы обусловливает высокую гигроскопичность сухих молочных продуктов Поэтому хранение продукта в термической таре при высокой относительной влажности воздуха / выше 75% 3 приводит к увлажнению сухого порошка и активной кристаллизации молочного сахара. Кристаллизация лактозы во время хранения изменяет структуру частиц сухих молочных продуктов. В результате он хуже смачивается и медленнее растворяется при восстановлении. Во время сушки наблюдается разрушение части витаминов. Особенно резко снижается количество аскорбиновой кислоты и витаминов В1, В6 и В12.

Физико-химические показатели

Основными физико-химическими показателями сухих молочных продуктов являются: растворимость и смачиваемость. Они определяются способами сушки, вязкостью сгущенного молока, подаваемого на сушку, равномерностью его распыления, температурой сушки и др. технологическими факторами.

Сухое цельное молоко, выработанное первым способом имеет индекс растворимости/количество мл нерастворившегося сухого осадка, определяемого центрифугированием после растворения в градуированной пробирке определенного количества сухого продукта/ 0,2 - 0,8 в зависимости от сорта и вида упаковки, а вторым способом - 2 - 2,5.Различная растворимость сухих продуктов, выработанных 2 способами, объясняется в первую очередь не одинаковой интенсивностью теплового воздействия на белки и соли молока во время сушки, а также разницей в форме и размерах их частиц. Сухое цельное молоко, полученное пленочным способом, состоит из угловатых крупных частиц размером 250-470 мкм, а молоко распылительной сушки - из круглых частиц диаметром 10 - 200 мкм. Небольшая часть порошка распылительной сушки объединена в скопления / агломераты /.Выяснено, что хуже растворяются частицы неправильной формы, а также мелкие /50 мкм и менее/ и очень крупные /150-200мкм/ круглые частицы. Плохо растворяются и агломераты размером менее 0,25 мм и более 1мм.Поэтому при выработке быстрорастворимого сухого молока формируют агломераты диаметром от 0,25 до 1 мм.

Большое его количество ухудшает смачиваемость продукта и снижает скорость его растворения. Также снижает стойкость продукта к окислению в процессе длительного хранения. Содержание свободного жира колеблется в больших пределах. Оно зависит от его количества в сырье, режимов пастеризаци, сгущения, гомогенизации, сушки, охлаждения и обработки сухого порошка. Увеличению количества свободного жира способствует повышенное содержание влаги - более7%.Влага ускоряет кристаллизацию молочного сахара, которая сопровождается образованием трещин в частицах сухого молока и выходом свободного жира на их поверхность. В результате не только ухудшается смачиваемость сухого молока, но появляются пороки вкуса и запаха .Повышенная влажность приводит к снижению растворимости и порокам цвета вследствии денатурации сывороточных белков и образования меланоидинов.

Пороки молочных консервов

Консистенции, цвета ,вкуса и запаха - в процессе хранения. В результате физико-химических изменений и биохимических изменений белка, углеводов, жира и др. компонентов - посторонний вкус и запах, темнеют, меняют цвет. При этом снижается только качество продуктов, но и их биологическая ценность.

-прогорклый вкус- происходит гидролиз жира под действием липаз. -салистый вкус и запах-окисление ненасыщенных жирных кислот молочного жира .Окисление ускоряют свет, воздух, железо. В первую очередь окисляется свободный жир.

-рыбный запах и привкус- окисление ненасыщенных жирных кислот фосфатидов и молочного жира. Для предотвращения вводят антиокислители жира: аскорбиновая кислота, сантохин и др.

Раздел 10. Методы приближения молочных смесей из коровьего молока к женскому молоку

При разработке ассортимента и рецептур молочных продуктов детского питания за эталон принимают женское молоко. По составу оно отличается от молока сельскохозяйственных животных / ближе всего к нему кобылье молоко/.Основным сырьем при производстве детских молочных продуктов является коровье молоко, поэтому необходимо знать отличие его состава от состава женского молока.

Белков в женском молоке в 2-3 раза меньше, чем в коровьем, углеводов почти в 2 раза больше, содержание жира примерно одинаково, минеральных веществ в 3 раза меньше. Имеются и качественные различия отдельных составных частей молока.

Белки

Женское молоко содержит 1,5% белков. В коровьем молоке преобладает казеин, в женском молоке - сывороточные белки. Отношение альбумина +глобулина к казеину в женском молоке 6:4, в коровьем 2:8.От соотношения белковых фракций зависит характер белкового сгустка, образующегося в желудке ребенка под действием сычужного фермента. При свертывании женского молока белки выпадают в виде мелких хлопьев. Поэтому они легче перевариваются и усваиваются чем белки коровьего молока, которые образуют плотный, труднодоступный для воздействия желудочного сока сгусток. Образованию плотного сгустка из коровьего молока способствуют также более крупный размер казеиновых частиц/80нм по сравнению с 42нм в женском молоке/ и повышенное содержание в нем солей кальция. Различается и состав сывороточных белков данных видов молока. Основным сывороточным белком коровьего молока является b- лактоглобулин /63%/, женского молока -иммуноглобулины / 70%/. Высокое содержание иммуноглобулинов вызывают высокие иммунологические свойства женского молока. Белки женского молока содержат по сравнению с белком коровьего молока больше незаменимых аминокислот, которые находятся в наиболее благоприятных для грудного ребенка соотношениях. Для продуктов детского питания необходимо изменить характер свертывания казеина, который зависит от концентрации белка, его дисперсности, и содержания солей Са. Для смягчения сычужного сгустка молоко разбавляют сывороткой, мучными отварами, удаляют из него часть Са. При выработке "Виталактат" в цельное молоко вносят сухую гуманизирующую добавку СГД-2 /частично декальцинированная молочная сыворотка/,что снижает в смеси общее количество белка и способствует получению продукта со сбалансированным аминокислотным составом. Используют белковые концентраты, полученные из молочной сыворотки с помощью ультрафильтрации и гиперфильтрации. Такие концентраты содержат до 50% растворимых сывороточных белков с низким содержанием солей и лактозы.

Жир

Жир женского молока более тонко диспергирован, чем коровьего. Размер жировых шариков женского молока колеблется от 0,5 до 5 мкм /коровьего от 1 до 10 мкм/.В жире женского молока содержится меньше тугоплавких триглицеридов и больше легкоплавких, чем в жире коровьего Все это способствует лучшему всасыванию, расщеплению и усвоению жира организмом ребенка. Различен жирнокислотный состав молочного жира. Жир женского молока содержит в 1,5 - 2 раза больше ненасыщенных жирных кислот, чем жир коровьего. В жире женского молока гораздо больше незаменимых полиненасыщенных жирных кислот. Так, линолевой кислоты в нем в 5 раз больше, чем в жире коровьего молока. Он содержит очень важную для детского организма арахидоновую кислоту, которой почти нет в жире коровьего молока. При производстве продуктов детского питания коровье молоко обогащают полиненасыщенными жирными кислотами, добавляя в молочные смеси кукурузное или подсолнечное масло.

Углеводы

Женское молоко в отличие от коровьего содержит больше молочного сахара (7%).В женском молоке преобладают в-лактоза, в коровьем а-лактоза. Данные формы лактозы расщепляются в кишечнике ребенка с различной скоростью и неодинаково влияют на его микрофлору.

В-лактоза расщепляется медленно, благодаря чему достигает толстого отдела кишечника и стимулирует развитие находящихся в нем бифидобактерий ( в женском молоке содержатся также другие стимуляторы роста бифидобактерий - различные олигосахариды). Бифидофлора, образуя молочную кислоту, предотвращает развитие гнилостных бактерий, т.е. благоприятно действует на организм ребенка.

А-лактоза гидролизируется полностью уже в тонком отделе кишечника и не поступает в толстый отдел. При вскармливании детей коровьим молоком, содержащим в основном а-лактозу, бифидофлора кишечника развивается слабо, что приводит к частым желудочнокишечным заболеваниям.

При выработке продуктов детского питания в молочную смесь добавляют необходимое количество углеводов в виде сахарозы, декстринмальтозы (солодового экстрата), лакто-лактулозы, соблюдая их оптимальные для активного развития бифидофлоры в кишечнике детей соотношения.

Методы адаптации молочных смесей

- снизить количество белков,

- изменить отношение белковых фракций,

- сбалансировать их по незаменимым аминокислотам, минеральным веществам, витаминам, защитным факторам.

Корректировка коровьего молока:

-белковый и минеральный состав: изменение характера свертывания

молочного белка в желудке. Из смеси удаляют ионы Са и вносят

цитраты Nа и К ("Малыш - муку гречневую, овсяную, рисовую).

Продолжительность свертывания казеина в желудке увеличивается до 5-6 часов.

-жир - добавляют растительные масла (25% общего количества жиров) кукурузное и подсолнечное масло, соевое, хлопковое, кокосовое и др.

-углеводы и витамины (изменение состава).

Углеводы - вносят лактозу, сахарозу, глюкозу и др. добавки. Витамины - за счет вит. муки, добавок, концентратов сыворотки, растительного масла, а также препаратов витаминов А,Е,С,В6,Д2, В3 и др.

-защитные факторы - вносят фермент лизоцим, выделенный из белков куринных яиц. Вносят бифидобактерии (при производстве к/м напитков для детей).

Раздел 11. Физико-химические процессы при переработке вторичного сырья. Химический состав ОБМ, пахты и сыворотки

ОБМ, пахта и молочная сыворотка, относящиеся к вторичному сырью, в настоящее время шире используют на пищевые и кормовые цели. Применяют их в натуральном виде, а также для выработки кисломолочных продуктов, различных видов молочного белка, молочного сахара, ЗЦМ и других.

Вторичное сырье содержит почти все питательные вещества т.е. обладает высокой пищевой ценностью при сравнительно низкой энергетической ценности. Поэтому его целесообразно применять в натуральном виде - в виде напитков и других продуктов. Наиболее ценной составной частью вторичного сырья является белок. В ОБМ и пахту переходит 80-90% полноценных белков молока, которые в виде казеина, казеината натрия, копреципитатов следует использовать в молочной и других отраслях пищевой промышленности. Также они содержат значительную часть молочного сахара, минеральных веществ, водорастворимых витаминов молока и отличаются от него только более низким содержанием жира и жирорастворимых витаминов. В сыворотке остаются: большая часть биологически важных сывороточных белков, минеральных веществ, водорастворимых витаминов молока и почти весь / >85%/ молочного сахара. До последнего времени сыворотка имела ограниченное использование вследствие несбалансированности основных пищевых веществ - в ней при высоком количестве молочного сахара и минеральных веществ содержится мало белка и жира. Однако применение современных мембранных методов обработки /ультрафильтрации, электродиализа и др./ позволило расширить сферу ее использования на пищевые и кормовые цели.

Молочно - белковые концентраты

При выработке казеина и других белковых продуктов применяют различные физико-химические процессы выделения белка из вторичного сырья: коагуляцию под действием кислот, сычужного фермента, хлорида кальция, тепловую денатурацию, ультрафильтрацию и др. Выделенный молочный белок используют в качестве белковых добавок, наполнителей, эмульгаторов при производстве целого ряда пищевых продуктов. Добавление молочного белка не только повышает пищевую ценность продуктов, но и улучшает их аминокислотный состав.

КАЗЕИН. Состав и свойства технического и пищевого казеина определяются способом осаждения белка из ОБМ. Как показывает название, в основе получения кислотного казеина лежит кислотная коагуляция белка /осаждение казеина молочной или соляной кислотой/, сычужный казеин вырабатывают в результате сычужной коагуляции/осаждение с помощью сычужного фермента/. Качество кислотного и сычужного казеина / растворимость, в щелочных растворах, влагоудерживающая и клеющая способность и др./ зависит от степени денатурационных изменений белка, содержания в продукте минеральных веществ и его кислотности. Степень денатурации белка определяется главным образом режимами сушки, а для пищевого казеина также и режимами пастеризации исходного ОБМ. Содержание минеральных веществ и кислотность казеина обусловливаются способом осаждения белка и технологическими режимами его проведения.

Кислотный казеин содержит > минеральных веществ по сравнению с сычужным казеином. Это объясняется разницей в механизме коагуляции казеина. При коагуляции под действием кислоты белок переходит в изоэлектрическое состояние, при котором казеиновые частицы теряют как коллоидный фосфат кальция, так и кальций, входящий в их состав. Таким образом, кислотный казеин осаждается в изоэлектрической точке/при рН 4,6-4,7 /, имея незначительное содержание кальция. Под действием сычужного фермента казеин переходит в параказеин, который затем осаждается, не теряя кальция. Не зависимо от способа осаждения содержание минеральных веществ в казеине зависит от количества коагулянта / осадителя/, кислотности ОБМ, температуры коагуляции, кислотности образующейся сыворотки, продолжительности выдержки в ней казеине, а также в большей степени от режимов промывки готового продукта. Значит количество минеральных веществ или зольность, кислотного и сычужного казеина можно регулировать с помощью технологических режимов.

К ним относятся казеинат натрия, цитратные казеинаты или так на называемые казециты. Казеинат натрия получают растворением пищевого кислотного казеина в гидроксиде натрия с последующей сушкой коллоидного раствора. Казециты вырабатывают из свежеосажденного кислотного казеина аналогичным путем, только растворяют казеин иначе - в смеси цитратов калия и натрия / иногда цитрат магния/ и гидрокарбоната натрия.

Казеинат натрия хорошо растворяется в воде, содержит более 80% биологически ценного молочного белка, обладает высокими эмульгирующими свойствами и т.д. Он применяется в качестве белкового обогатителя для повышения биологической ценности молочных, мясных, кондитерских, хлебобулочных и других продуктов. Также он может использоваться как стабилизатор структуры мороженого, низкожирной сметаны и кефира, как эмульгатор и т.д.

Казециты также имеют и сбалансированный минеральный состав вследствие обработки казеина солями. Они сбалансированы по калию, натрию /магнию/, кальцию и фосфору, поэтому широко используются для детского и лечебного питания. Качество казеинатов определяется размерами, формой и свойствами сухих частиц. Они зависят от качества исходного пищевого казеина, температуры его растворения, режимов распыления и сушки полученных растворов, а также от условий и продолжительности хранения готовых продуктов. Растворы казеинатов имеют высокую вязкость что затрудняет их распыление при сушке. Поэтому концентрацию растворов снижают до 20-21% сухих веществ и нагревают их перед сушкой до высоких температур 70-80 0С. Это отрицательно влияет на смачиваемость и растворимость готового продукта, т.к. получается порошок с мелкими частицами и значительным количеством денатурированного белка.

Их получают путем совместного осаждения казеина и сывороточных белков из ОБМ. При этом для коагуляции казеина используют хлорид кальция/ или кислоту/, а для осаждения сывороточных белков действие высоких t= 95 0С. Копреципитаты выделяют в результате термокальциевой или термокислотной коагуляции белков.

Термокальциевая коагуляция белка была предложена советским ученым П. Ф. Дьяченко. Механизм действия кальция заключается в снижении отрицательного заряда белковых частиц вследствие присоединения его к отрицательно заряженным группам. В результате электронейтральные частицы казеина агрегируют с помощью ионов Са и выпадают в осадок. Вместе с казеином осаждаются и денатурированные сывороточные белки.

Осаждение Са в копреципитатах можно регулировать путем изменения рН ОБМ. Для получения растворимых копреципитатов применяют обработку белков растворителями. Свойства копреципитатов зависят от температуры и продолжительности осаждения белков, вида осадителя, режимов промывки, сушки и т.д.

Нерастворимые и растворимые копреципитаты находят широкое применение в пищевой промышленности, т.к. наличие в составе помимо казеина сывороточных белков значительно повышает их биологическую ценность.

Ультрафильтрация и ОО, определяемые общим термином "гиперфильтрация", являются способами фильтрации растворов через фильтры с размерами пор менее 0,5 мкм. Процесс гиперфильтрации основан на принципе ОО. При обычном осмосе растворитель самопроизвольно проходит через полупроницаемую мембрану, разделяющую сосуд на 2 части, в раствор, добавляя его, пока не наступит состояние равновесия. Однако если над раствором создать давление, то растворитель начнет переходить из раствора в секцию чистого растворителя. Это явление несет название обратного осмоса.

В процессе ультрафильтрации на фильтре задерживаются только высокомолекулярные вещества, а низкомолекулярные соединения и растворитель свободно проходят через его поры. При обратном осмосе через мелкопористый фильтр уходит лишь более или менее чистый растворитель, а концентрация высоко- и низкомолекулярных соединений, находящихся в растворе, значительно повышается.

Ультрафильтрацию и ОО применяют для обработки сыворотки - с помощью ультрафильтрации из нее выделяют сывороточные белки, с помощью обратного осмоса сгущают. Концентраты сывороточных белков используют в качестве белковых добавок при производстве детских и других пищевых продуктов. Концентраты сывороточных белков получают с помощью ультрафильтрации. Ультрафильтрация позволяет выделить из сыворотки белки в неденатурированном нативном состоянии, что повышает их биологическую ценность.

При выработке творожных продуктов 14-20% молочного сахара к общему количеству его в молоке сбраживается в молочную кислоту и др.продукты. При свертывании молока сычужным ферментом молочный сахар без изменений переходит в сыворотку. Сычужная сыворотка как сырье для производства молочного сахара более ценная чем кислотная.

Сухие вещества сыворотки, за исключением лактозы, называют несахарами. В группу несахаров входят азотистые вещества, жир, минеральные и органические соли, пигменты.

При выработке молочного сахара - сырца из сыворотки удаляют в возможной степени жир и белок, сгущают сыворотку, кристаллизуют молочный сахар, отделяют кристаллы и сушат их.

Физико - химические процессы в основном протекают при очистке сыворотки от белков и кристализации молочного сахара. Жир удаляют из сыворотки сепарированием.

Содержание белка в сыворотке несколько изменяется в зависимости от технологии производства. В сычужной сыворотке количество азотистых веществ доходит до 1% в том числе белков около 0,6% и небелковых азотистых веществ около 0,4%.Белки сычужной сыворотки это казеин, не свернувшийся при действии фермента, альбумин и глобулин. Наличие белков затрудняет сгущение сыворотки и кристаллизацию молочного сахара и снижает количество готового молочного сахара. Очистки сыворотки от белков - одна из основных операций производственного процесса.

Белки находятся в сыворотке в виде коллоидного раствора, устойчивость которого обеспечивает наличие около частиц белка водной оболочки и поверхностного электрического заряда. Чтобы осадить белок его необходимо денатурировать. Для снижения гидротированности частиц и снятия электрического заряда сыворотку нагревают до 90 0С и подкисляют кислой сывороткой или соляной кислотой до рН 4,4-4,6. При подкислении кислой сывороткой кислотностью общей сыворотки доводят до 30-35 0Т, что соответствует рН 4,4-4,6.

При повышении температуры 90-95 0С создают оптимальные условия для дегидрации белков /разрушение водной оболочки/. При описанном приеме осветления из сыворотки удаляется около 21% несахаров к общему их количеству.

Еще более полная коагуляция белка достигается при внесении в сыворотку, нагретую до 90 0С, 18-20% раствора хлористого кальция /1% к кол-ву сыворотки/. Получают прозрачную осветленную сыворотку.

Молочный сахар получают следующим образом. После сгущения горячий сироп молочного сахара перекачивают в аппарат-кристаллизатор или сливкосозревательную ванну. Создают условия кристаллизации. Благоприятствующие образованию возможно крупных, равномерных кристаллов молочного сахара. Для этого сироп постепенно в течении 30-35 часов охлаждают до 10-15 0С, периодически размешивая. При этом к центрам кристаллизации поступает пересыщенный сироп и происходит рост кристаллов. При ускоренной кристаллизации сироп охлаждают в течении 5 мин до 10 0С и выдерживают при этой t 10 часов.