Влияние температуры и продолжительности тепловой обработки на изменение состава и свойств молока

Чем выше температура и больше продолжительность выдержки, тем более глубокие изменения происходят с составными частями молока (в основном белки и соли). В результате пастеризации наблюдается небольшое уменьшение отстаивания жировых шариков в следствии их дробления. В молоке которое не нагревали шарики отстаиваются быстро из-за склеивания в конгломераты. При нагревании до 61ºС слипание шариков увеличивается, но при более высокой температуре они разъединяются.

Титруемая кислотность при пастеризации падает на 0,5-1ºТ, так происходит удаление СО₂. При температуре 65ºСначинают денатурировать сывороточные белки. Из молока все сывороточные белки можно выделить нагрев его до 85ºС в течение 5 минут. При пастеризации нарушается солевое равновесие в молоке. Растворимые известковые соли переходят в нерастворимые. Например, растворимые лимоннокислые одно- и двузамещённые соли кальция переходят в нерастворимые 3-х замещённые, а фосфорнокислые соли кальция также становятся нерастворимыми

3Са(Н₂РО₄)₂=Са₃(РО₄)₂+4Н₃РО₄

3СаНРО₄=Са₃(РО₄)₂+Н₃РО₄

Выпадение белков, нерастворимых фосфорных и лимоннокислых солей приводит к их отложению на нагревательной поверхности пастеризатора. При пастеризации молочный сахар (лактоза) практически не изменяется, но при длительной выдержке и температуре близкой к 100ºС лактоза взаимодействует с белками и свободными аминокислотами с образованием меланоидинов, которые придают молоку специфический кремовый цвет и вкус.

Режимы пастеризации выбирают с учётом изменений свойств молока. Для улучшения консистенции молочнокислых продуктов применяют более высокие температуры пастеризации 85-90ºС 10 минут. При такой температуре денатурированные сывороточные белки включаются в сгусток, который образован казеином, а сывороточные белки обладают повышенной влагоудерживающей способностью и препятствуют выделению сыворотки из сгустка. При производстве творога, сыров температура должна быть ниже 72-80ºС 15-20 сек. При пастеризации уничтожается большинство витаминов, а витамин С разрушается полностью. Для ликвидации пороков запаха и вкуса молоко можно подвергать дезодарации и дезагации.

Дезодарация – обработка горячего молока в условиях вакуума в аппаратах дезодараторах.

Дезагация – удаление газов из молока.

Стерилизация молока – тепловая обработка молока при температуре выше температуры кипения (выше 100ºС). В результате все м/о и их споры уничтожаются. Стерилизация также зависит от температуры и времени выдержки. С повышением температуры время выдержки сокращается. При стерилизации происходит более существенное изменение свойств молока. Стерилизованное молоко не способно свёртываться сычужным ферментом. При длительной тепловой обработке молоко вытапливается и отстаивается молочный жир, стерилизованное молоко приобретает характерный вкус и запах кипячённого молока, так как образуются свободные S-H группы, которые препятствуют окислению и прогорканию жира.

Режимы стерилизации

- 150ºС 1 сек

- 140 ºС 10 сек

- 120ºС 15 минут

- 110ºС 30-40 минут

Эффективность стерилизации контролируется по спорообразующим бактериям. Зависимость продолжительности будет

τ=lg(С_н/С_к), где τ – продолжительность выдержки, С_н и С_к – количество спорообразующих бактерий в начале и в конце стерилизации. Продолжительность выдержки должна быть больше 6.

Способы стерилизации

- периодический – применяется при небольших объёмах производства. Процесс проводят в стерилизаторах

- непрерывный – одноступенчатый (молоко стерилизуют 1 раз в потоке или в бутылках); двухступенчатый (молоко стерилизуют 2 раза: до розлива в потоке на трубчатых и пластинчатых аппаратах и после розлива в стерилизаторах). Этот способ более надёжный, но молоко больше изменяется. Существует контактный способ – контакт молока с горячей поверхностью, инжекция пара в молоко.

Технология питьевого пастеризованного молока

Пастеризованное молоко вырабатывают из нормализованного по массовой доле жира молока, прошедшего обязательную тепловую обработку с последующим охлаждением. Молоко выпускают с массовой долей 1,5; 2,5; 3,2; 3,5; 6%, нежирное, цельное – 3,4%. Пастеризованное молоко – однородная жидкость без осадка и отстоя сливок, должно иметь чистый вкус и запах, без посторонних, не свойственных молоку привкусов и запахов. Температура при выпуске с предприятия не выше 6ºС. Не допускается наличие фосфатазы, кислотность не выше 21ºТ, для детского питания не выше 19ºТ, плотность не менее 1027кг/м³. Общее количество м/о не более 100 000 в 1 мл. Сырьё для питьевого молока – сырое молоко не ниже 2-го сорта, кислотностью не более 19ºТ, обезжиренное молоко с кислотностью не более 19ºТ; сливки с массовой долей жира не более 30% и кислотностью плазмы не более 24ºТ; кислотность плазмы определяют по уравнению

К_пл=(100∙К_слив)/100 - Ж_слив

а также сухое, цельное, обезжиренное молоко высшего сорта, распылительной сушилки и различные добавки.

Технологическая схема

Приёмка и подготовка сырья – очистка молока – нормализация – тепловая обработка и гомогенизация – охлаждение – промежуточное хранение – розлив, упаковка, маркировка – хранение, реализация

Операция по очистке, гомогенизации, пастеризации и охлаждению выполняют в потоке на специальных пастеризационно-охладительных установках пластинчатого или трубчатого типа, сепараторах молокоочистителях и гомогенизаторах имеющих одинаковую производительность.

Сырое молоко поступает в первую секцию рекуперации, где подогревается до 40-45ºС и поступает в сепаратор-молокоочиститель (очистка от механических примесей), затем поступает во 2-ю секцию рекуперации с температурой до 60ºС и подаётся в гомогенизатор, где гомогенизируется при давлении 12,5±2,5МПа и затем идёт в секцию пастеризации, где пастеризуется при температуре 72-76ºС, 20 сек, нагрев идёт горячей водой, далее идёт во вторую секцию рекуперацию, где нагревает встречный поток молока, а сам охлаждается, затем проходит первую рекуперацию, потом в первую секцию охлаждения (охлаждается холодной водой), потом во 2-ю секцию, охлаждаемую рассолом (раствор хлористого кальция), охлаждение до 4-6ºС и направляется в ёмкости для промежуточного хранения до начала розлива – не более 6 часов. Далее идёт розлив различную тару: пакеты, картонную упаковку, на тар делают маркировку – наименование предприятия, товарный знак, вид молока, жирность, объём, состав, энергетическая ценность, дата конечного срока реализации (6 цифр): 2 первых цифры – час, 2 вторых – день, 2 третьих – месяц.

Готовый продукт хранят в холодильнике при температуре 0-2ºС в течение не более 36 часов с момента окончания технологического процесса, в том числе на предприятии – изготовителе – не более 18 часов.

Технология топлёного молока – вырабатывают по общей технологической схеме производства пастеризованного молока, в которой изменяют режимы тепловой обработки нормализованной смеси. Топлёное молоко выпускают с массовой долей жира 1%, 4; : и нежирное. Тепловую обработку проводят при температуре 95-99ºС 3-4 часа, для нежирного 4-5 часов. Для предотвращения образования на поверхности молока слоя из белка и жира необходимо перемешивать через каждый час. В процессе топления из нормализованной смеси испаряется вода, что приводит к увеличению доли сухих веществ. Поэтому исходную смесь нормализуют до исходного содержания жира 3,9%, 5,8%, 0,95%. В процессе топления из-за длительного воздействия высокой температуры молочный сахар взаимодействует с аминокислотами – образуются меланоидины, которые придают коричневый оттенок , происходит изменение самих аминокислот с образованием S-H групп, которые придают продукту специфический вкус и запах, затем молоко охлаждают до 4-5ºС и фасуют, кислотность не больше 21ºТ.

Восстановленное молоко – вырабатывают из сухого молока высшего качества, полученного в распылительной сушке. По физ-хим и органолептическим свойствам оно должно соответствовать пастеризованному натуральному молоку. Иногда даже превосходить его по некоторым показателям – в нём больше незаменимых аминокислот, непредельных жирных кислот. Перед восстановлением в сухом молоке определяют массовую долю влаги и жира, его растворимость и на основании этих данных рассчитывают количество сухого молока, необходимого на восстановление

С_м =(100НЖ_м)/(РЖ_сухм), где

Н – норма расхода сырья на 100 кг восстановленного молока при 100% растворимости. Р – растворимость сухого молока, %.

Количество воды, необходимое для растворения определяется по разности между массой восстановленного и сухого молока – всё остальное вода. Для восстановления применяют доброкачественную питьевую воду с температурой 45 - 50ºС. Молоко смешивают с водой, направляют на охлаждение до 6-8ºС. Охлаждённое молоко выдерживают в резервуарах 3-4 часа. Это необходимо для набухания белков и более полного растворения всех частей. Затем проверяют физ-хим состав, при необходимости проводят нормализацию и направляют на дальнейшую обработку – гомогенизация, очистка, пастеризация, охлаждение. Молоко обязательно гомогенизируют, чтобы на поверхности не образовались капли вытопленного жира.