Основные характеристики молока, его производство

В молоке присутствуют нативная и бактериальная липазы. Первая находится в молоке в двух видах: мембранная, связанная с оболочками жировых шариков, и плазменная, связанная с казеином. В свежем молоке липаза обычно не активна. Она может активизироваться в процессе хранения молока и молочных продуктов, в результате механического воздействия на молоко (встряхивания, перекачивания насосами и т.д.), замораживания молока или быстрой смены температур в процессе обработки или хранения. Высокой активностью обладают липазы микробного происхождения, выделяемые психротрофными бактериями и плесневыми грибами. Они могут вызывать прогорклый вкус молока, масла и других молочных продуктов.

В некоторых сырах, созревающих при участии плесени или слизи, бактериальная липаза обуслов ливает образование специфических вкуса и аромата. Действие липазы оптимально при температуре 37°С. Нативная липаза инактивируется при температурах около 80°С, бактериальная липаза -- при температурах около 90°С.Лактаза катализирует гидролиз лактозы с образованием глюкозы и галактозы, которые, в свою очередь, распадаются впоследствии на более простые соединения: кислоты, спирт, углекислый газ и др. Этот процесс является основополагающим при производстве кисломолочных продуктов и сыров.

В молоке находится лактаза микробного происхождения. Действие лактазы оптимально при температуре 40°С.Фосфатазы катализируют гидролиз сложных эфиров фосфорной кислоты, образующихся в организме при обмене веществ. Они попадают в молоко из клеток молочной железы и разделяются по своему действию на щелочную (при рН около 9,0) и кислую (при рН около 4,5) фосфатазы. Щелочная фосфатаза адсорбируется на поверхности жировых шариков, кислая фосфатаза связана с альбуминовой фракцией молока.

Температуры, вызывающие тепловую денатурацию щелочной фосфатазы, сопоставимы с температурами, вызывающими денатурацию белков клеток патогенной микрофлоры молока при пастеризации (63°С в течение 30 мин, 72°С в течение 15 с и 80°С без выдержки). Отсутствие щелочной фосфатазы в пастеризованном молоке служит доказательством эффективности данных режимов. Фосфатазы способны к реактивации и могут быть обнаружены в молоке через некоторое время после пастеризации.

Амилаза катализирует гидролиз полисахаридов до декстринов и мальтозы. Она попадает в молоко из клеток молочной железы. Действие амилазы оптимально при рН 7,4 и температуре 37°С. Режимы пастеризации молока приводят к инактивации амилазы.

Лизоцим -- очень важный фермент, обнаруженный в молоке, катализирует разрушение полисахаридов клеточных стенок бактерий. Это приводит к гибели последних, и таким образом лизоцим обеспечивает бактерицидные свойства свежевыдоенного молока. Гормоны. Кроме вышеназванных составных частей в молоке содержатся гормоны -- химические стимуляторы, регулирующие обмен веществ в организме. Содержание их в молоке незначительно. К наиболее значимым относят пролактин (стимулирует развитие молочных желез, образование молока), окситоцин (стимулирует отделение молока), тиротоксин (йодсодержащий гормон щитовидной железы).Газы. Находясь в молоке в растворимом состоянии, газы попадают в молоко при соприкосновении его с воздухом в процессе получения и обработки. Их количество в 1 л молока составляет около 80 мг, в том числе углекислого газа 40--56 мг, азота 16--24, кислорода 4--8 мг. В процессе хранения молока в результате развития микрофлоры количество кислорода в нем понижается.

Посторонние вещества, содержащиеся в молочном сырье. Посторонними являются вещества, отрицательно влияющие на биологическую ценность и технологические свойства молока. Посторонние вещества можно подразделить на химические, радиоактивные, биологические и механические.

Химические вещества. Такие вещества попадают в молоко разными путями. К ним относят антибиотики, бактериальные яды, пестициды, тяжелые металлы, нитраты, моющие и дезинфицирующие средства, мочевину.

Антибиотики в молоке отрицательно влияют на здоровье человека, вызывая в некоторых случаях аллергические реакции. Они попадают в молоко вследствие лечения мастита и других заболеваний. В течение 2-5 сут после окончания лечения молоко нельзя использовать в пищу и в производстве молочных продуктов. Антибиотики могут вносить в молоко производители (фальсификация антибиотиками) для предотвращения его преждевременного скисания. Наличие антибиотиков в молоке приводит к несквашиванию молока при производстве кисломолочных продуктов и сыров, так как они подавляют действие микроорганизмов заквасочных культур.

Вместе с тем в молоке в небольших количествах содержатся природные антибиотические вещества, а также вещества, выделяемые различными молочнокислыми микроорганизмами, которые угнетающе действуют на вредные микроорганизмы в молочных продуктах.

Чтобы исключить вредное воздействие антибиотиков при производстве молочных продуктов, а также заквасок, подбирают устойчивые к воздействию различных антибиотиков штаммы молочнокислых микроорганизмов. На молочных предприятиях молочное сырье обязательно контролируют на наличие антибиотиков.

В молоко иногда могут попадать различные токсины растительного и микробного происхождения, способные вызвать пищевые отравления. Токсины растительного происхождения могут попасть в молоко при скармливании животным ядовитых растений. Основными веществами, обусловливающими токсичность растений, являются алкалоиды (колхицин в безвременнике осеннем), гликозиды (соланины в проросшем картофеле), эфирные масла (полынь, горчица), госсипол (хлопчатниковые жмыхи) и др. Наиболее известен афлатоксин, который существует в четырех видах: Bl, B2, Gl, G2. Афлатоксины могут вызвать цирротические изменения печени человека. При поедании коровой кормов, зараженных афлатоксинами, в молоко может выделяться до 3 % потребленных афлатоксинов в виде гидроксилированных метаболитов -- афлатоксинов М1 и М2. Афлатоксины термостойки, пастеризация не снижает их токсичность. Поэтому в молочном сырье, предназначенном для производства молочных продуктов, не допускается наличие афлатоксинов.

Токсины микробного происхождения, например энтеротоксины, попадающие в молоко, вырабатываются коагулазоположительными стафилококками. Последние могут попасть в молоко при заболевании животного маститом, а также при недостаточном соблюдении санитарных норм персоналом, имеющим гнойные заболевания. Энтеротоксины термостойки, не разрушаются при пастеризации и могут вызвать серьезные пищевые отравления у человека.

Для предотвращения попадания в молоко и молочные продукты афлатоксинов, энтеротоксинов и других видов токсинов необходимо исключать из использования недоброкачественные корма и строго соблюдать санитарно-гигиенические нормы производства молока и молочных продуктов.

Пестициды -- это яды химического и биологического происхождения, используемые в сельском хозяйстве для защиты культурных растений от сорняков (гербициды), насекомых (инсектициды), болезней (фунгициды). Остатки этих ядовитых веществ попадают в молоко после поедания животными кормов, их содержащих. Они представляют опасность для здоровья человека, поэтому в нашей стране установлен максимально допустимый уровень их содержания в пищевых продуктах. В молоке и молочных продуктах остаточные количества пестицидов не допускаются. Исключение составляют: гексахлоран (МДУ не более 0,05мг/кг), ГХЦГ гамма-изомер (МДУ не более 0,05мг/кг) и ДДТ (МДУ не более 0,05 мг/кг). Кроме того, запрещено использовать в сельском хозяйстве такие стойкие хлорорганические пестициды, как ДДТ и альдрин.

Моющие и дезинфицирующие средства в виде остатков могут попадать в молоко в результате плохого ополаскивания оборудования после мойки и дезинфекции. Эти вещества снижают способность молока к сычужному свертыванию и ингибирующе действуют на микрофлору заквасок. Наибольшую опасность для человека, использующего в пищу молоко и молочные продукты, в которых имеются остатки моющих и дезинфицирующих средств, представляют препараты, содержащие активный хлор и четырехзамещенные соединения аммония.

Особую группу токсических веществ, представляющих опасность для здоровья человека, составляют тяжелые металлы. Источниками их поступления в молоко могут быть окружающая среда, корма, вода для питья животных или используемая для восстановления сухих молочных продуктов, техногенные факторы, катастрофы и т. п. К опасным токсичным элементам в соответствии с медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества продовольственного сырья и пищевых продуктов относятся свинец, кадмий, мышьяк, ртуть. Радиоактивные вещества. Радиоактивные загрязнения представляют наиболее опасные элементы, попадающие в молоко и молочные продукты.

Наибольший вред человеку могут нанести радионуклиды с длительным периодом полураспада: строн-ций-90 и цезий-137. Допустимые уровни загрязненности молочных продуктов данными радионуклидами составляют соответственно 25 и 10 Бк/л. Молоко, загрязненное радионуклидами выше указанных норм, перед употреблением в пищу или технологической переработкой необходимо очищать с помощью ионообменных смол. Из радиоактивно загрязненного молока можно вырабатывать сливочное и топленое масло, в которое переходит менее 1 % радионуклидов от общего их количества в молоке.Биологические вещества. Чаще всего это бактерии, плесени и дрожжи. В молоко микроорганизмы попадают из сосковых каналов вымени животного. Такое молоко, если животное здорово, условно называют асептическим. На практике получить асептическое молоко невозможно. Обычно в нем содержится 100-3000 микроорганизмов в 1 мл. Кроме того, микроорганизмы могут попасть в молоко из окружающей среды, с рук обслуживающего персонала, посуды, кожи животного, подстилки, корма и т.д., на любом этапе технологического процесса при несоблюдении санитарно-гигиенических норм производства, при транспортировании и хранении молока. От количества микроорганизмов в молоке зависят его органолептические, физические и химические свойства.

Условно микроорганизмы, встречающиеся в молоке и молочных продуктах, можно разделить на три группы: патогенные, вызывающие пороки молока, молочнокислые бактерии.

Микрофлора молока, вызывающая инфекционные заболевания, называется патогенной микрофлорой. Источником ее в молоке являются больные или переболевшие люди или животные, выделяющие болезнетворные микробы в окружающую среду. К патогенной микрофлоре относят возбудители пищевых отравлений, возбудители кишечных инфекционных болезней человека, возбудители зооантропонозов, возбудители мастита. Возбудителями пищевых отравлений являются сальмонеллы, палочки рода эшерихия (Escherichia), бактерии рода протеус (Proteus), CI. perfringens, Bacillus cereus, патогенные стафилококки и стрептококки, возбудитель ботулизма, токсикогенные грибы (микотоксины) и некоторые другие микроорганизмы.

Чаще всего пищевые отравления микробного происхождения вызываются сальмонеллами. Они не образуют спор, но обладают высокой устойчивостью к воздействиям внешней среды. В молочных продуктах эти микроорганизмы длительно сохраняются (до 34 мес в твороге) и размножаются. Режимы пастеризации молока инактивируют сальмонеллы; оно считается безопасным в отношении содержания сальмонелл, если их первоначальное количество не превышало 3*10-12 клеток в 1 см3 молока. Кроме пищевых отравлений сальмонеллы вызывают брюшной тиф, паратифы и септицемию.

Патогенные стафилококки и стрептококки вызывают гнойно-воспалительные процессы и пищевые токсикозы, хотя последние стрептококковой этиологии встречаются редко. Наиболее опасным считается золотистый стафилококк. Стафилококки -- факультативные анаэробы, развивающиеся при температурах от 10 до 43°С (оптимум 35°С). Патогенные стафилококки и стрептококки разрушаются при кипячении немедленно, поэтому можно считать, что режимы пастеризации молока обезвреживают эти микроорганизмы. Тем не менее такое молоко может при употреблении вызвать пищевые отравления из-за содержания токсинов, так как продуктами жизнедеятельности патогенных стафилококков и стрептококков являются экзо- и эндотоксины.

Патогенные стафилококки продуцируют пять типов экзотоксинов: летальный, вызывающий гибель животных; гемолитический, лизирующий эритроциты; лейкоцидин, разрушающий лейкоциты; некротический, вызывающий омертвение тканей; энтеротоксин, обусловливающий возникновение пищевых токсикозов. Токсины разрушаются лишь при длительном кипячении в течение 30 мин, поэтому могут находиться в пастеризованном молоке.Пищевые отравления могут быть вызваны кишечными палочками рода эшерихия (Escherichia). Они являются постоянными обитателями кишечника человека и животных и при определенных условиях приобретают патогенные свойства. Кишечные палочки, вызывающие пищевые отравления, обнаруживаются в молоке и молочных продуктах, поэтому во время технологического процесса сырье и готовый продукт контролируют на наличие бактерий группы кишечной палочки.

Режимы пастеризации молока инактивируют БГКП, однако эндотоксин, который они выделяют, является термостабильным, выдерживающим нагревание до 90-- 100°С. БГКП относят к санитарно-показательным микроорганизмам, по наличию которых в пищевых продуктах судят о возможном присутствии патогенных и токсичных видов микробов.Клостридии перфрингенс (CI. perfringens) также вызывают серьезные пищевые отравления. Они представляют собой спорообразующие палочки, являются анаэробами, но могут развиваться в присутствии небольшого количества кислорода. Споры более устойчивы к температурному воздействию и инактивируются при кипячении в течение 15-30 мин. Клостридии перфрингенс вырабатывают термолабильный энтеротоксин, который инактивируется при температуре 60°С за 4 мин на 90%.К числу самых тяжелых заболеваний относятся пищевые отравления, вызванные возбудителями ботулизма.

Последние относятся к роду клостридии, представляющих собой спорообразующие палочки и имеющих 7 подвидов, различающихся по антигенной структуре, образуемым токсинам и другим признакам. Они являются анаэробами и размножаются в герметически закрытых банках или глубинных участках твердых пищевых продуктов. Металлические банки с зараженными молочными консервами вздуваются (бомбаж), но зачастую молочные продукты с ботулиническими токсинами внешне ничем не отличаются от доброкачественных.

Возбудитель ботулизма образует два основных вида токсинов: нейротоксин и гемолизин. Эти токсины полностью инактивируются при нагревании до температуры 80°С в течение 30 мин. Однако споры возбудителя ботулизма выдерживают кипячение в течение 5-6 ч и очень устойчивы к воздействиям внешней среды. Поэтому в молочно-консервном производстве необходимо строго соблюдать режимы стерилизации поддерживать санитарно-гигиенические условия на высоком уровне, не допуская попадания этих микроорганизмов в молоко.

Кроме патогенной микрофлоры в молоке и молочных продуктах содержатся микроорганизмы, вызывающие появление пороков. К этим микроорганизмам относят гнилостные бактерии, маслянокислые бактерии, энтерококки, термоустойчивые молочнокислые палочки и бактериофаги. Гнилостные бактерии являются основными возбудителями пороков в молоке и молочных продуктах. Они представлены спорообразующими аэробными и анаэробными палочками, пигментообразующими бактериями и факультативно-анаэробными бесспоровыми бактериями.

К спорообразующим гнилостным аэробам относятся Вас. subtilis (сенная палочка), Вас. mesentericus (картофельная палочка), Вас. megaterium (капустная палочка), Вас. mycoides (грибовидная палочка), Вас. cereus и др. К спорообразующим гнилостным анаэробам относятся бактерии рода Clostridium. К бесспоровым пигментообразующим гнилостным микроорганизмам относятся флюоресцирующая, синегнойная палочка семейства Pseudomonadaceae и чудесная палочка семейства Enterobacteriaceae.

Факультативно-анаэробные бактерии представлены Proteus vulgaris (палочка протея) и Escherichia coli (кишечная палочка).Гнилостные бактерии чаще всего являются мезофильными или психрофильными бактериями. Гнилостные микроорганизмы обладают протеолитическими свойствами: разжижают желатин, свертывают и пептонизируют молоко, выделяют аммиак, сероводород; анаэробы и бесспоровые палочки образуют, кроме того, индол (т. е. продукты глубокого распада белков молока). Спорообразующие палочки, в отличие от бесспоровых, обладают свойством ферментировать многие углеводы. Некоторые гнилостные микроорганизмы (плесени, флюоресцирующая палочка и другие бактерии рода Pseudomonas) обладают липолитическими свойствами, так как образуют фермент липазу, вызывающий распад жиров.

Маслянокислые бактерии -- анаэробные спорообразующие микроорганизмы, которые относятся к роду клостридий. Они развиваются в диапазоне температур от 8 до 46°С (оптимальная 35°С). В результате их жизнедеятельности происходит маслянокислое брожение лактозы до образования масляной, а также в небольших количествах уксусной, муравьиной и пропионовой кислот. Кроме того, выделяется много углекислого газа и водорода. Маслянокислые бактерии плохо развиваются в молоке, но при созревании сыров создаются благоприятные условия для их развития, что приводит к позднему вспучиванию сыров. Это проявляется «рваной» текстурой сыра, прогорклым и сладковатым вкусом. В связи с этим молоко, предназначенное для производства сыров, проверяют на наличие маслянокислых бактерий.

Гнилостные процессы в молоке и молочных продуктах могут вызывать энтерококки. Они термостойки (выдерживают нагревание до 60°С в течение 30 мин), поэтому составляют значительную часть остаточной микрофлоры пастеризованного молока. Маммококки, например, выделяют фермент, сходный по действию с сычужным, что приводит к прогорканию молока и его преждевременному свертыванию.

Пороки в молоке и молочных продуктах могут вызываться термоустойчивыми молочнокислыми палочками. В результате их жизнедеятельности происходит интенсивное кислотообразование, что вызывает в кисломолочных продуктах (творог, сметана, обыкновенная простокваша), при производстве которых используется мезофильная микрофлора, порок «излишне кислый вкус». Оптимальная температура развития термоустойчивых молочнокислых палочек составляет 45-55°С, они выдерживают кратковременное нагревание до 85-90°С.На качество молочных продуктов, при производстве которых используются чистые культуры микроорганизмов (кисломолочные продукты, сыры, кислосливочное масло), влияют бактериофаги, вызывающие лизис бактерий. Особенно подвержены их воздействию мезофильные молочнокислые стрептококки.

При наличии фагов молочнокислое брожение замедляется либо прекращается совсем. Бактериофаги развиваются при 8-46°С, выдерживают нагревание при температуре 75°С в течение 15 с, хорошо переносят замораживание и длительное хранение при низких температурах.

Для того чтобы избежать попадания бактериофагов, закваски получают в асептических условиях, часто сменяют штаммы бактерий в заквасках, используют питательные среды, тормозящие действие бактериофагов, поддерживают на высоком уровне санитарно-гигиенические условия производства не только заквасок, но и всего технологического процесса.

Молочнокислые бактерии представлены в молоке в виде стрептококков и лактобактерий, не образующих спор. Молочнокислые стрептококки -- это факультативные анаэробы, в большинстве своем не выдерживающие нагревания до 70°С. Диапазон температур для их развития от 10 до 40 °С (оптимальная 30°С). Исключением является термофильный стрептококк, развивающийся в широком диапазоне температур -- от 20 до 50°С (оптимальная 37-40°С). Он обладает более высокой термоустойчивостью и выдерживает нагревание при 75°С в течение 15 мин.Молочнокислые палочки (лактобактерий) также являются факультативными анаэробами. Развиваются лактобактерий при 20-55°С.

Термоустойчивые молочнокислые палочки выдерживают высокие температуры и могут быть обнаружены в пастеризованном молоке. Они сбраживают лактозу до молочной кислоты, причем их содержание в молоке в большом количестве может привести к преждевременному свертыванию молока, как сырого, так и во время тепловой обработки.

К биологическим посторонним веществам молока относят также соматические клетки, на 90 % состоящие из лейкоцитов. Соматические клетки являются потенциальным источником таких ферментов, как каталаза, пероксидаза, липаза и протеиназа, которые могут вызвать гидролиз и окисление компонентов молока при первичной обработке и хранении. Повышение содержания соматических клеток в сыром молоке более 5*105 в 1 см3 указывает на заболевание животного.

Механические вещества. К посторонним веществам, попадающим в молоко из окружающей среды, относят так называемые механические примеси: пыль, навоз, грязь, частицы белка, особенно в молоке с повышенной кислотностью и т. д. В основном загрязняется пылевыми частицами и комбикормами. А самыми крупными частицами механических примесей в молоке, по данным А. Г. Атраментова, являлись частицы силоса, сгустки молока и шерстинки животных (табл. 4).Плотность механических частиц, по разным данным, составляет от 1330 до 1920 кг/м3. Присутствие их в молоке нежелательно, так как кроме грязи молоко дополнительно обсеменяется микроорганизмами, что приводит к его порче и невозможности переработки в молочные продукты. Загрязнение молока связано с нарушением санитарных условий получения и обработки молока на ферме.

Механические загрязнения молока

1.2.2 Свойства молочного сырья

Свойства молока характеризуются определенными физико-химическими, органолептическими и технологическими показателями. Они могут меняться под влиянием различных факторов (стадии лактации, болезни животных, условий содержания и кормления и т. д.), а также при фальсификации молока. Поэтому их определение позволяет оценить натуральность, качество молока и пригодность его к переработке в различные молочные продукты.

Физико-химические свойства молока. Они обусловливаются составом и свойствами компонентов, содержащихся в нем, следующими показателями: кислотностью, плотностью, вязкостью, окислительно-восстановительным потенциалом и др. На плотность, кислотность и окислительно-восстановительный потенциал влияют концентрация и степень дисперсности частиц.

Составные части молока, присутствующие в эмульгированном и коллоидном состояниях, определяют вязкость и поверхностное натяжение, а находящиеся в виде молекулярной и ионной дисперсии обусловливают осмотическое давление, температуру замерзания и электропроводность. Изменения физико-химических показателей молока и причины этих изменений приведены ниже.

Кислотность молока. Кислотность молока обусловливается главным образом наличием в нем кислых солей и белков и характеризуется титруемой и активной кислотностью.

Титруемую кислотность выражают в градусах Тернера. Под градусами Тернера понимают количество миллилитров 0,1 н. раствора щелочи, которое расходуется на нейтрализацию 100 мл молока. Титруемая кислотность свежевыдоенного молока в среднем составляет 16-18°Т.Титруемая кислотность молока у отдельных животных может изменяться в довольно широких пределах. Она зависит от рационов кормления, породы, возраста, индивидуальных особенностей животного, лактационного периода и т. д. В первые дни после отела кислотность молока (молозива) очень высокая (до 50°Т) за счет большого содержания белков и солей. По мере установления нормального химического состава молока кислотность снижается.

Стародойное молоко (полученное в конце лактации) имеет низкую кислотность (до 10°Т). Молоко от коров, болеющих маститом, имеет также низкую титруемую кислотность.

В значительной степени титруемая кислотность молока зависит от рационов кормления. Повышение кислотности молока от этого фактора может наблюдаться до 23-26°Т. Свежее натуральное молоко с повышенной естественной кислотностью пригодно для производства кисломолочных продуктов и сыра (оно подлежит приемке на основании стойловой пробы). При хранении сырого молока кислотность повышается, что вызывает нежелательные изменения компонентов молока, например снижение устойчивости белков при нагревании. Поэтому титруемая кислотность является одним из критериев оценки качества молока при приемке на молочном заводе.

Активная кислотность, или водородный показатель (рН) выражается концентрацией водородных ионов. Водородный показатель -- отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода, находящихся в растворе. Водородный показатель свежего натурального молока, определяемый потенциометрическим методом с использованием рН-метра, в среднем равен 6,6-6,7.Изменение рН происходит из-за изменения концентрации отдельных составных частей молока или вследствие сдвига фазового равновесия. Величина его изменяется при разбавлении (повышается) или концентрировании (понижается) молока, при термической обработке (незначительное снижение). Наиболее сильно влияют на изменения рН молока процессы обмена веществ молочнокислых бактерий.

В производственных условиях измерение рН необходимо проводить в тех случаях, когда концентрация водородных ионов оказывает решающее влияние на качество и выход молочных продуктов. От величины рН зависят многие производственные показатели: коллоидное состояние белков молока и стабильность полидисперсной системы молока; условия развития полезной и вредной микрофлоры и ее влияние на процессы сквашивания и созревания; состояние равновесия между ионным и коллоидным фосфатом кальция и обусловленная этим термоустойчивость белковых веществ; активность дативных и бактериальных ферментов; скорость образования типичных компонентов вкуса и запаха отдельных молочных продуктов; очищающе-дезинфицирующая способность моющих и дезинфицирующих средств. Таким образом, показатель рН служит для молока показателем качества и фактором управления технологическими процессами.

Изменения активной и титруемой кислотности не совпадают. При хранении сырого молока активная кислотность изменяется медленнее, чем титруемая. Такое несовпадение объясняется буферными свойствами молока. Благодаря содержанию гидрофосфатов, белков, цитратов и диоксида углерода молоко действует как комплексный буфер. Он защищает молоко и молочные продукты от возможного резкого изменения рН, которое может повлиять на них неблагоприятным образом. При производстве кефира, например, при титруемой кислотности 80°Т рН имеет небольшую величину-- 4,76. Это дает возможность для развития молочнокислых бактерий. Количество кислоты или щелочи, которое необходимо добавить к 100 мл молока, чтобы изменить рН на единицу, называется буферной емкостью молока.

Плотность молока. Представляет собой массу молока в единице объема при 20°С (кг/м3), определяемую ареометрическим методом. Плотность зависит от температуры молока и его составных частей. Из-за непостоянства состава молока она колеблется в пределах от 1026 до 1032 кг/м3. Плотность молока изменяется в течение лактационного периода и под влиянием других факторов. В первые дни после отела (молозиво) плотность достигает 1400 кг/м3.Плотность молока от больных животных ниже плотности нормального молока. При добавлении к молоку воды плотность его уменьшается (10% добавленной воды снижает плотность в среднем на 3 кг/м3). Подснятие сливок или разбавление обезжиренным молоком вызывает повышение плотности.

Вязкость молока. Это свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении одной ее части относительно другой. На вязкость молока влияют наличие эмульгированных и коллоидно-растворимых частиц, концентрация жира, величина жировых шариков и распределение их по размерам, наличие агломератов жировых шариков, содержание казеина и его состояние (гидратация, величина мицелл), состояние сывороточных белков, обработка молока после доения, нагревание молока, время лактации и т. д. Содержание лактозы и ионов, а также сывороточных белков незначительно влияет на вязкость молока в нативном состоянии.

В среднем вязкость молока при 20°С равна 1,8 мПа*с, вязкость молозива достигает 25 мПа*с. При нагревании вязкость повышается в том случае, если температура превышает точку коагуляции сывороточных белков. Это свойство используют в производстве сгущенного молока. Самое сильное влияние на вязкость молока оказывает молочный жир.Увеличение общей поверхности жировых шариков и адсорбция мицелл казеина на этой поверхности при образовании адсорбционной оболочки жировых шариков в процессе гомогенизации приводит к повышению вязкости гомогенизированного молока. Гомогенизация охлажденных сливок может привести к формированию пудингообразной консистенции продукта. С увеличением массовой доли сухих веществ в молочных продуктах вязкость также повышается.

Вязкость влияет на физико-химические процессы в производстве молока и молочных продуктов. Высокая вязкость отрицательно сказывается на скорости разделения молока и отделении сгустка в творожных сепараторах, сепараторах-молокоочистителях, сливкоотделителях и бактериофугах.

От изменений вязкости зависит кристаллизация лактозы при производстве концентратов молочной сыворотки. При повышении вязкости замедляется диффузия молекул лактозы в зародыши кристаллов. Отрицательно сказывается высокая вязкость при выработке сметаны и других высокожирных продуктов. Например, при опорожнении резервуаров для сливок или сметаны на их стенках остается большое количество продукта вследствие его адгезии, что ведет к сверхнормативным потерям в производстве.

Показатель вязкости имеет важное значение при производстве кисломолочных продуктов. Вязкость жидких кисломолочных продуктов зависит от напряжения и скорости сдвига (для неньютоновских жидкостей). Жидкие кисломолочные продукты относятся к аномально вязким (псевдопластичным) жидкостям. Структура продукта определяет его консистенцию. Измерение реологических свойств жидкости кисломолочных продуктов значительно дополняет характеристику их структуры и консистенции. Для этого определяют структурную вязкость продукта с неразрушенной, разрушенной и восстановленной структурами, условную и пластическую вязкость.

Для производства высококачественных кисломолочных продуктов необходимо на стадии окончания сквашивания определять условную вязкость сгустка -- по времени истечения сгустка (в секундах) при температуре 20°С из специальной пипетки вместимостью 100 см3. Вязкость жидких кисломолочных продуктов зависит от температуры, массовой доли жира и кислотности. Так, при производстве кефира резервуарным способом повышение температуры созревания с 8-14 до 14-20°С приводит к снижению условной вязкости соответственно на 1,5 и 1,0 с на каждые 3°С. При увеличении массовой доли жира на 1% условная вязкость увеличивается на 10 с, при кислотности сгустка 100-105°Т она достигает максимальной величины, а затем снижается.

Однако в технологии сгущенного молока, сметаны и некоторых других продуктов вязкость иногда искусственно увеличивают, добавляя специальные стабилизаторы. Это связано и с потребительскими свойствами продуктов.

Поверхностное натяжение молока. На границе соприкосновения с воздухом поверхностное натяжение является следствием существования внутреннего давления -- силы, втягивающей молекулы внутрь жидкости и направленной перпендикулярно к поверхности. Поверхностное натяжение молока (около 44*10-3 Н/м) ниже, чем воды (72,7*10-3 Н/м), так как в молоке присутствуют вещества (поверхностно-активные), снижающие поверхностное натяжение.

К ним относят белки плазмы молока, белки оболочек жировых шариков, фосфолипиды, жирные кислоты. Поверхностное натяжение молока зависит от многих факторов, в том числе оно понижается с повышением температуры и при прогоркании молока, так как при липолизе образуются поверхностно-активные вещества в виде жирных кислот, ди- и моноглицеридов. От поверхностного натяжения зависит пенообразование молока при механической обработке, растворении сухого молока и т. д. Все факторы, снижающие поверхностное натяжение, уменьшают пенообразование, и наоборот. Это играет большую роль в технологии многих молочных продуктов и влияет на их качество.

Температура замерзания молока. Величина довольно постоянная, в среднем равна -0,54°С (при колебаниях от -0,53 до -0,55°С). Это свойство молока зависит от количества растворенных частиц, а не от их вида или структуры. Оно обусловливается только истинно растворимыми составными частями молока: лактозой и солями, причем последние содержатся в молоке примерно в постоянной концентрации. Для поддержания осмотического давления при нарушении секреции вымени требуется, чтобы повышенная концентрация ионов компенсировалась пониженным содержанием лактозы. На зависимости температуры замерзания от концентрации истинно растворимых составных частей молока основано определение фальсификации молока водой. Температура замерзания молока, разбавленного водой, повышается.

Химический состав и физико-химические свойства натурального молока могут изменяться преднамеренно (фальсифицироваться) сдатчиками молока. Для производства молочных продуктов наиболее нежелательным является разбавление молока водой, добавление нейтрализующих (соды, аммиака) и консервирующих (формальдегида, пероксида водорода) веществ. При разбавлении молока водой снижаются кислотность, плотность, массовая доля сухих веществ, в том числе жиров, белков, СОМО. Молоко плохо свертывается сычужным ферментом, снижается выход молочных продуктов, увеличиваются потери. При подозрении на фальсификацию водой натуральность молока можно установить косвенным путем по плотности или температуре замерзания (табл. 5).

Считают, что плотность молока понижается примерно на 3 кг/м3 на каждые 10% добавленной воды.

Температура замерзания молока в зависимости от степени разбавления водой

Фальсификацию молока нейтрализующими веществами осуществляют для снижения кислотности молока, особенно в летнее время. Такое молоко имеет мыльный привкус, быстро портится из-за гнилостной микрофлоры, беспрепятственно развивающейся в молоке при отсутствии молочнокислой, и становится непригодным для переработки в молочные продукты. Наличие нейтрализующих веществ определяют при приемке молока на заводе при подозрении на их присутствие.

Кроме названных выше физико-химических свойств молоко обладает электропроводностью, теплопроводностью, температуропроводностью, удельной теплоемкостью.

Некоторые физико-химические показатели молочного сырья представлены в табл. 6.6.

Физико-химические показатели молочного сырья

Органолептические свойства. Молоко характеризуется определенными органолептическими, сенсорными (от лат. Sensus-- чувство, ощущение) свойствами: внешним видом, текстурой (консистенцией, структурой и смазывающими свойствами), цветом, вкусом, запахом и ароматом. Эти свойства выявляются благодаря зрительным, осязательным, обонятельным, вкусовым и слуховым ощущениям человека. Органолептический анализ-- это качественная и количественная оценка ответной реакции органов чувств человека на свойства продукта. Качественную оценку выражают словесным описанием, а количественную-- численно и графически.

Органолептические свойства наряду с химическим составом и пищевой ценностью определяют выбор продукта потребителем. Органолептические свойства сырых молока и сливок обусловлены зоотехническими и ветеринарными факторами, химическим составом, условиями получения, первичной обработки, хранения и транспортирования. Молоко, полученное от здоровых животных, содержащихся на полноценных рационах и при соблюдении зоогигиенических правил, имеет приятный сладковатый вкус и легкий специфический запах. По внешнему виду молоко от здоровых коров имеет белый цвет с легким желтоватым оттенком, интенсивность которого зависит от количества жира и каротина.

Консистенция молока -- однородная, без хлопьев и сгустков. На вкус, запах и аромат сырого молока влияют такие факторы, как состояние здоровья животных, стадия лактации (молозиво и стародойное молоко имеют солоноватый и горьковато-солоноватый привкусы), рационы кормления, продолжительность и условия хранения молока и т. д. Резкие изменения содержания вкусовых и ароматобразующих компонентов, физико-химических свойств и состава молока приводят к возникновению различных пороков вкуса и запаха, которые могут перейти при переработке такого сырья в готовые молочные продукты.

Технологические свойства. К основным технологическим свойствам молока относят термоустойчивость и сычужную свертываемость.

Термоустойчивость-- способность молока выдерживать нагревание при высоких температурах без видимой коагуляции белков. Основными показателями устойчивости белковых молекул в растворе являются поверхностный заряд и степень гидрофильности частиц. Следовательно, факторы, уменьшающие отрицательный заряд казеиновых мицелл и степень их гидратации, будут снижать термоустойчивость молока. К ним относят количественные и качественные изменения химического состава молока, и в первую очередь фракционного состава казеина, степень денатурации сывороточных белков, солевой состав и рН молока. Колебания состава молока зависят от времени года, стадии лактации, породы коровы, рационов кормления и т. д.

На термоустойчивость молока влияет также содержание ионов кальция и магния. При повышении содержания ионов кальция в молоке происходит их присоединение к казеинкальцийфосфатному комплексу. В результате уменьшается отрицательный заряд ка зеиновых частиц, они агрегируют и коагулируют (выпадают в осадок) при нагревании.

Свежее молоко кислотностью 16--18 °Т (рН 6,6--6,7) выдерживает высокотемпературную обработку без видимой коагуляции белков. Повышение кислотности приводит к снижению термоустойчивости, так как в результате уменьшается заряд белковых частиц и часть коллоидных солей кальция переходит в растворимое состояние. Это приводит к агрегации казеиновых частиц и их коагуляции при нагревании.

Термоустойчивость молока контролируют при производстве стерилизованных продуктов, молочных консервов, продуктов детского питания.

Сычужная свертываемость -- способность молока свертываться под действием сычужного фермента с образованием довольно плотного сгустка. На сычужную свертываемость молока влияют в первую очередь содержание казеина и ионов кальция: чем выше их содержание, тем быстрее свертывается молоко и плотнее образующийся белковый сгусток. Содержание казеина и ионов кальция, а также кислотность молока учитывают при оценке сыропригодности молока.

1.2.3 Влияние зоотехнических и ветеринарных факторов на состав и свойства молочного сырья

На химический состав, физико-химические, органолептические и технологические свойства молочного сырья значительно влияют зоотехнические (порода и возраст животного, период лактации, состояние здоровья, индивидуальные особенности) и ветеринарные (корма, условия кормления и содержания, медикаменты, используемые для лечения животных, время года и т.д.) факторы.

Зоотехнические факторы. Для каждой породы коров характерен свой обмен веществ, от которого зависит синтез компонентов молока. Молоко коров разных пород различается по массовой доле жира и размерам жировых шариков, по массовой доле белка, фракционному составу казеина и размерам казеиновых мицелл. Особое значение для технологии продуктов, в частности белковых, имеет соотношение массовых долей жира и белка в молоке, которое выражается в количестве граммов белка, приходящемся на 100 г жира. Чем больше в молоке жира, белка, лактозы и пигментов, тем более выраженный цвет и полный вкус оно имеет при высокой дисперсности белка и жира.

Технологические свойства также зависят от породы и несколько изменяются с возрастом животных. Коровы среднего возраста (шесть лактации) продуцируют молоко с лучшими органолептическими показателями. При повышении числа лактации в молоке возрастает общее содержание летучих и непредельных жирных кислот. В таком молоке наиболее вероятно окисление липидов и, как следствие, ухудшение органолептических свойств при хранении.

Состав и свойства молока изменяются во время лактации. Различают три стадии лактации коров: молозивную (продолжается, по разным данным, от 5 до 10, а иногда до 15 сут после отела), нормального молока (285-277 сут) и стародойного молока (7-15 сут после запуска коровы). Резкое изменение физиологического состояния животного сопровождается образованием секрета, который заметно отличается от нормального молока по составу и свойствам, поэтому молозиво и стародойное молоко принято называть анормальным молоком.

Для молозива характерно высокое содержание белков (до 15%), особенно альбуминов и глобулинов, количество которых постепенно снижается и приблизительно на четвертый день лактации достигает величины, обычной для нормального молока. Молозиво по консистенции более густое, чем нормальное молоко, желто-бурого цвета с солоноватым вкусом и специфическим запахом. По сравнению с нормальным молоком оно содержит больше каротина, витаминов (А, В1, В2 и др.), ферментов (каталазы, пероксидазы), а также иммуноглобулинов и лейкоцитов. Кроме белковых веществ молозиво имеет повышенное содержание минеральных веществ, высокую кислотность (выше 40 °С) и плотность, в связи с чем оно не выдерживает режимов тепловой обработки (свертывается при нагревании), плохо свертывается сычужным ферментом и не подлежит приемке на молочных заводах. Только через 6-8 дней после отела, когда молоко приобретает нормальные состав и свойства, его можно использовать для производства молочных продуктов.

В течение лактационного периода, который продолжается в среднем около 300 дней, состав и свойства молока изменяются незначительно. Массовая доля жира в первую половину лактации немного снижается, затем снова возрастает. То же происходит с содержанием белка, лактозы и минеральных веществ, но в меньшей степени. От стадии лактации зависит количество лактонов, играющих важную роль в создании вкуса и запаха молока после тепловой обработки. По данным В. П. Шидловской, количество д-оксикислот и в-кетокислот (предшественники в-лактонов и метилкетонов) уменьшается в начале и увеличивается в конце лактации.

В молоке, полученном в начале лактации (2 мес), быстро окисляются липиды, что связано с большим содержанием меди (катализирует липолиз), 35 % которой связано с жировой фазой.За 10-15 дней перед запуском свойства и состав молока опять отклоняются от нормы. Оно приобретает солоновато-горьковатый вкус, массовая доля жира повышается до 9 %, жировые шарики становятся мелкими, массовая доля белков и минеральных веществ несколько увеличивается, а кислотность снижается до значений 5-6°Т. Такое молоко называют стародойным и не принимают в переработку на молочных заводах.

На состав молока и его синтез в молочной железе влияют все факторы, обеспечивающие нормальное кормление животных: недокорм, виды и состав кормов и т. п. При недокорме на 30% по сравнению с нормой массовая доля сухих веществ в молоке снижается на 0,7-0,9%, в том числе жира на 0,4, белка на 0,3%. Эти факторы, в свою очередь, влияют на технологические свойства молока. Особое значение имеют правильный подбор кормов по кормовой ценности, условия стойлового содержания и доения коров. Несоблюдение санитарно-гигиенических норм содержания и кормления животных в 54 случаях из 100 приводит к изменениям органолептических показателей и приобретению несвойственных для сырого молока запаха и вкуса (%): кормовые-- 25,3; скотного двора-- 9,0; нечистые-- 6,0; окисленные-- 3,1; затхлые-- 3,0; липолизные, прогорклые-- 2,1; горький вкус-- 1,3; наличие соды, аммиака, лекарств, химикатов, нефтепродуктов-- 2,6.

Интенсивность изменений состава и свойств молока зависит от вида и количества кормов, промежутков между кормлением и доением, наличия и химического состава ароматических и вкусовых веществ в кормах. Использование в кормлении животных большого количества льняных и подсолнечных жмыхов приводит к повышению массовой доли жира в молоке и увеличению содержания ненасыщенных жирных кислот. Жир при этом приобретает мягкую, мажущуюся консистенцию, имеет пониженную точку плавления и нестоек при хранении. Наличие в рационах животных в больших объемах кормовой свеклы, картофеля, соломы способствует повышению количества насыщенных жирных кислот в молочном жире, а сам жир имеет твердую, крошливую консистенцию. При использовании силоса и других кормов, бедных солями кальция, ухудшается такой показатель молока, как сычужная свертываемость.

Быстрее всего от вида кормов изменяются органолептические показатели молока и вырабатываемых из него молочных продуктов. Грубые и сочные корма, а также сорняки чаще, чем другие корма, вызывают изменения вкуса и запаха молока. Считают, что в молоке с кормовыми пороками может содержаться до 22 химических соединений, основными из которых являются метилсульфид, ацетон, бутанон, этанол, пропанол, изопропанол, этаналь и этилацетат. Наиболее распространены силосные запах и вкус молока.

Нежелательные запах и вкус силоса возникают при его неправильном брожении и обусловлены присутствием эфиров, спиртов, альдегидов и кетонов. На степень выраженности силосных запаха и вкуса молока влияют содержание влаги в силосе, его доброкачественность, вентиляция на скотном дворе в момент скармливания. Так как они проявляются быстрее при прямом контакте молока с силосом, нежелательно хранить молоко в одном помещении с силосом.

Кроме вышеперечисленных факторов на состав и свойства молока влияет время года. Весной и в начале лета в молоке уменьшается массовая доля сухих веществ, в том числе казеина, свободных аминокислот (валина, лейцина, фенилаланина и др.), уменьшается размер казеиновых мицелл, повышается кислотность. Весной снижается также массовая доля жира, в том числе свободных жирных кислот (до 84,8мг/100г жира), витаминов (биотина, РР, группы В и др.), макро- и микроэлементов (Са, Mn, Co, Fe и др.). Эти изменения приводят к ухудшению органолептических и технологических показателей, а также снижению качества и выхода молочных продуктов, вырабатываемых из «весеннего» молока. Осенью и зимой в молоке содержится наибольшее количество белков и жиров, повышается кислотность, появляются более выраженные кормовые пороки вкуса и запаха.

Все это в совокупности объясняется особенностью кормовых рационов в разное время года, лактационным периодом, условиями содержания коров и т. д.Ветеринарные факторы. Состояние здоровья животных значительно влияет на качество молока. При заболевании животных и использовании для их лечения медикаментов могут резко измениться химический состав и свойства молока. При мастите, ящуре, эндометрите, гастроэнтерите и некоторых других заболеваниях значительно увеличивается содержание соматических клеток (от 300-500 тыс. до 1 млн и более в 1 см3). Особенно распространено заболевание коров маститом. Это воспаление тканей молочной железы, которое сопровождается снижением секреции молока и изменением его состава и свойств.

В частности, массовая доля жира снижается до 2,2%, лактозы -- до 3,6%, массовая доля белка повышается до 6,0% за счет увеличения содержания сывороточных белков, а доля казеина заметно уменьшается, причем количество г-казеина увеличивается; плотность снижается до 1025 кг/м3, кислотность-- до 5-13%. При этом консистенция молока становится водянистой, часто хлопьевидной, слизисто-творожистой, иногда пенящейся. Наблюдаются следы крови и гноя. Молоко имеет неприятный запах, слабосолено-горький, прогорклый вкус. Маститное молоко плохо свертывается сычужным ферментом, сгусток получается дряблый, слабо отделяющий сыворотку. Молочнокислые бактерии в таком молоке развиваются медленно, производство качественных кисломолочных продуктов и сыра из него невозможно.

На примесь маститного молока в сборном показывает количество соматических клеток (выше 500 тыс. в 1 см3), такое молоко не допускается для производства сыра и кисломолочных продуктов.

Наиболее частые причины мастита-- инфекция, нарушение правил доения и ухода за выменем и доильными аппаратами. Клиническую форму мастита с ярко выраженными изменениями состава и свойств молока легко распознать. Труднее определить наличие маститного молока в сборном при субклинических (скрытых) формах мастита. Для этого при приемке молока на молочном заводе определяют количество соматических клеток.

Для лечения того или иного заболевания животных применяют медикаменты, в том числе и антибиотики. Неправильная дозировка препаратов, а также несоблюдение сроков сдачи на заводы молока от подвергавшихся лечению коров приводят к попаданию антибиотиков в молоко и, следовательно, к изменению его органолептических и технологических свойств.

1.3 Требования к качеству заготовляемого молока

Молоко, поступающее на переработку (заготовляемое), должно отвечать определенным требованиям, позволяющим использовать его как сырье для молочной промышленности. Основными показателями, определяющими пригодность молока к переработке, являются химический состав, присущий нормальному молоку, физико-химические (содержание соматических клеток и механических примесей, кислотность, плотность, температура), микробиологические (общая бактериальная обсемененность), технологические (термоустойчивость, сычужная свертываемость) и органолептические показатели.

Считается, что чем выше общая бактериальная обсемененность молока, тем больше вероятность присутствия в нем патогенных микроорганизмов и тем выше количество остаточной микрофлоры в молоке после тепловой обработки. В свежевыдоенном молоке всегда содержится определенное количество микроорганизмов. Они попадают в него из выводных протоков молочной цистерны.