4.2 Сгущенное стерилизованное молоко

Сгущенное стерилизованное молоко должно содержать не менее 7,8% жира и не менее 17,7 % обезжиренного сухого вещества.

В сгущенное стерилизованное молоко не разрешается добавлять какие-либо консервирующие вещества.

Для получения готового продукта, удовлетворяющего указанным требованиям, сырье стандартизуют.

Предварительно устанавливают термическую устойчивость его. Пониженная термическая устойчивость молока наблюдается обычно при избытке солей кальция и магния. Для повышения термической устойчивости молока в процессе стерилизации необходимо предварительное солевое балансирование. Это достигается внесением в молоко солей натрия или частичным удалением из него солей кальция и магния.

Теплоустойчивость молока зависит от солевого баланса, температуры пастеризации, кислотности, степени концентрации сухих веществ, температуры и продолжительности стерилизации.

Солевой баланс в молоке определяется соответствующим соотношением между солями кальция и магния казеиновой, лимонной и фосфорной кислоты.

При нарушении этого соотношения система становится неустойчивой, и белки молока коагулируют при нагревании. Кальций в молоке распределяется, главным образом, между казеином, цитратами и фосфатами. Если в молоке много кальция, то может оказаться недостаточно цитратов и фосфатов для уравновешивания с казеином, в котором содержание кальция надо уменьшить до оптимума. В результате добавления цитратов или фосфатов в казеине уменьшается содержание кальция, и он становится более устойчивым.

Нарушение солевого баланса устанавливают следующим образом:

В пробирку наливают :

1 см³(К₂НР0₄)+Ю см³(молока) -» 5 минут кипятят.

Выпадение белка свидетельствует о термической неустойчивости молока.

Фосфатная проба по Рамсделлю и Джонсону:

1 см³(К₂НР04)+Ю см³(молока) -» 5 минут в кипящей бане: 1,5 н

• на стенках пробирки легкий песчаный налет или тонкая пленка на поверхности молока - молоко хорошее, термоустойчивое, солевой баланс исправлять не требуется;

• при появлении хлопьев без жилирования необходимо добавить 600 г безводной соли на 1 тонну цельного молока (400г на 1т обрата) Na₂ HPO₄ × 12H₂О.

• в случае жилирования и отделения сыворотки необходимо добавить 1200 г безводной соли на 1т молока цельного (800 г на 1т обрата).

Кальциевая проба (по С.М. Штальберг):

В пробирку наливают:

10 мл молока +0.5мл 1%-ного СаС1₂-» 5 минут в кипящей бане:

Хлопья указывают на пониженную теплоустойчивость.

Для повышения термоустойчивости молока в него вносят соли-стабилизаторы.

Соли-стабилизаторывлияют не только на тепловую устойчивость молока при его переработке, но и на качество готового продукта при хранении. Сущность действия солей-стабилизаторов состоит в том, что анионы фосфорной или лимонной кислот связывают ионизированный Са, переводя его в нерастворимое состояние. При этом происходит диспергирование белковых частиц и повышение их гидрофильности . В зависимости от момента внесения соли-стабилизатора в сырое, пастеризованное или сгущенное молоко, изменяется вязкость готового продукта. Наибольшую вязкость (35,2 ± 1,6 *10-³Па * с) имеет готовый продукт, при выработке которого вносили соли- стабилизаторы в сгущенное молоко перед его стерилизацией. Если соль-стабилизатор вносят в пастеризованное молоко перед его сгущением, то вязкость готового продукта составляет до 18,8 ± 0,7*10-³Па *с. В настоящее время изучена эффективность действия 12 стабилизаторов, в том числе и двухкомпонентных и четырехкомпонентных смесей. Последние имеют значительный стабилизирующий эффект.

Термоустойчивость в с (прод.свертыв. )—>

Лимоннокислый калий 282,6

Дикалий фосфат 272,6

Двухкомпонентная смесь 278,3

(Na₂НР0₄ ×12Н₂0+ КзС₆Н₅07× 20)

Четырехкомпонентная смесь 279.4

(Na₂НР0₄ ×12Н₂0+ К₂НР0₄)+

(2NазС₆Н₅0₇ × 11Н₂0+КзС₆Н₅0₇ ×Н₂0) 279.4

Триполифосфат натрия 288,0

(Nа₅РзО₁₀ ×6Н₂0)

Для оценки действия солей учитывают вязкость сгущенногомолока. При этом меньшая вязкость предпочтительней, т.к. продукт в хранении тогда не загустевает, а имеет жидкую однородную консистенцию. При использовании ортофосфата натрия (NазР04 ×12Н₂0), двух- и четырехкомпонентных смесей солей К иNaвязкость готового продукта минимальная и почти не изменяется в хранении. А при применении динатрий фосфата и лимоннокислого натрия вязкость продукта увеличивается при хранении, консистенция становится более густой, а иногда и желеобразной.

Из солей-стабилизаторов наиболее эффективными восстановителями солевого равновесие является лимоннокислый трехзамещенный натрий и смесь его с гексаметафосфатом натрия.

Доза соли стабилизатора зависит от термоустойчивости конкретной партии молока, а поэтому колеблется в пределах 0,05-0,4% и менее от нормализованной смеси.

В последнее время для повышения термической устойчивости частично удаляют кальций и магний путем деионизации. Молоко пропускают через (Н⁺илиNа⁺) катеонит. При этом образуются анионы (S0₄^-,Сl^-,Р0₄^-), которые в ОН анионите обмениваются на анионы ОН^-, СОз^-и т.д.

В результате обмена и частичного удаления Са (20 - 25 %) способность молока к сычужной и термической коагуляции понижается.

Далее технологический процесс ведется по общепринятой схеме:

Стандартизация→предварительная тепловая обработка→сгущение→гомогенизация→

Охлаждение→Расфасовка→стерилизация→oхлаждение→хранение

После установления солевого баланса осуществляют стандартизацию,исходя из следующего планового состава сгущенного стерилизованного молока: всего сухих веществ 26 %, в том числе 17,8 % обезжиренных веществ и 8,2 % жира.Такая небольшая концентрация сухих веществ молока обусловлена тем, что при повышенной концентрации сухих веществ понижается теплостойкость молока.При стерилизации возможно свертывание молока, если в нем более 36% сухих веществ.

В производстве молочных сгущенных консервов обязательной операцией технологического процесса является предварительная тепловая обработка,при которой уничтожается микрофлора, инактивируются ферменты, значительно изменяются свойства белка и минеральных веществ, что существенно влияет на консистенцию готового продукта.

Под влиянием тепловой обработки фракции казеина перегруппировываются: α_s- казеин теряет подвижность, частично гидролизуется. По мере повышения температуры тепловой обработки увеличивается количество β и γ казеина в результате комплексообразования их с сывороточными белками. Одновременно изменяется содержание сывороточных белков.

При 115°С содержание иммунных глобулинов в молоке снижается до 38,7 мг %, а количество а- лактоальбумина увеличивается со 117 до 139 мг %. За счет комплексообразования сывороточных белков с другими фракциями, отмечается уменьшение β-лактоглобулина и сывороточных альбуминов.

При 130°С содержание глобулинов снижается до 30,4 мг % и β- лактоглобулина до 54,2 мг %, сывороточные альбумины не обнаружены. При денатурации сывороточных белков, количество их уменьшается в 2-3 раза, происходит комплексообразование сывороточных белков с казеином, размер которого увеличивается на 10-35% по мере повышения температуры пастеризации молока.

При выработке сгущенного стерилизованного молока большое значение имеет режим предварительной тепловой обработки.

Благоприятные результаты получаются при стерилизации молока, пастеризованного при 88-93 °С выдержкой 10-15минут или при 104-110°С.

В настоящее время молочную смесь нагревают в подогревателях вакуум-выпарной установки до 88-90°С, затем до 125-130°С с выдержкой 30 св трубчатом пастеризаторе. Затем перед подачей в вакуум-выпарную установку нормализованная смесь поступает в вакуумную камеру, где охлаждается за счет самоиспарения влаги до90-88°С,после чего подается в вакуум-выпарную установку.

Процесс выпаривания при производстве сгущенного стерилизованного молока интенсивнее,чем при сгущении молока с сахаром, что объясняется меньшей его плотностью и вязкостью.

Режимы сгущения в 1-м корпусе 78-80°С,П-м-65-67°С, Ш-48-56°С.Сгущение молока заканчивают при плотности 1061-1063 кг/м³(1050-1130 кг).

Во избежание отстоя жира сгущенное молоко гомогенизируют,предварительно подогрев до 72-76°С,при давлении 17-19 МПана Iступени и 2,5-3,5 МПана второй. Такой режим обеспечивает эффективность гомогенизации 95% и повышает вязкость продукта. Иногда гомогенизация проводится на двухступенчатых гомогенизаторах, где в I ступени давление составляет 14-15 МПа, во II ступени 17,5-28 МПа (или 25 МПа в I ступени и 15 МПа во II).

После гомогенизации, если температура молока высокая, сгущенное молоко охлаждаютдо температуры расфасовки 18-20 °С.

Расфасовку и закатку желательно проводить в вакуумных машинах. В результате удаления воздуха повышается стойкость, уменьшается возможность образования пороков (уплотнение, газообразование, загустевание), замедляются коррозионные процессы, улучшается теплопередача при последующей стерилизации. В тестере с горячей водой банки проверяют на герметичность.

После закатки банки с продуктом стерилизуют. При стерилизации требуется уничтожить микроорганизмы, сохранив доброкачественность продукта.

Исходя из этого, следовало бы применять высокие температуры стерилизации (выше 120 °С), при которых погибают не только вегетативные, но и споровые микроорганизмы. Однако, при таких высоких температурах меняются физико- химические свойства сгущенного молока. Между температурой стерилизации и ее продолжительностью существует следующая зависимость: с повышением температуры в арифметической прогрессии время, необходимое для уничтожения микроорганизмов, уменьшается в геометрической.

Продолжительность стерилизации определяют как время, необходимое для прогрева содержимого банки, и как время, потребное для уничтожения микрофлоры.

τ = (р * С *Д²/ λ) *f(∆Т_н/∆Т_К;L/Д)

Где С - теплоемкость продукта; λ- теплопроводность продукта; ρ- плотность; L- высота банки; Д - диаметр банки; ∆Т_н- разность температур снаружи и в центре банки в начале периода подогрева; ∆Т_К- разность температур снаружи и в центре банки в конце периода подогрева.

Режимы стерилизации выбирают с учетом термоустойчивости микрофлоры, физико-химических свойств продукта и скорости проникновения тепла к центру банки. Тепловая стерилизация, которая обеспечивает уничтожение термостойких споровых микроорганизмов, надежна и для инактивации ферментов.В зависимости от типа аппарата для стерилизации, вида продукта, качества исходного сырья режим стерилизации устанавливают в соответствии с формулой стерилизации, представляющей собой условную запись теплового режима аппарата, в котором осуществляется данный процесс:

(а+в+с) / т

где а- время нагрева продукта до температуры стерилизации, мин; в- время выдержки при температуре стерилизации, мин.; с- время охлаждения продукта, мин.;т- температура собственно стерилизации,°С.

Формула стерилизации носит эмпирический характер. Она раскрывает особенности стерилизации как нестационарного теплового процесса, заключающегося в повышении температуры, выдержки при температуре стерилизации и понижении температуры. Формулу стерилизации устанавливают заранее для конкретного аппарата, продукта и конкретных условий.

Надежность выбранной формулы стерилизации проверяют микробиологическими анализами. Режим должен обеспечивать эффект, выраженный в условных единицах равный 4,0-5,1. Значение эффекта стерилизации конкретно выбранного режима Fопределяют по формуле. Например, для гидростатических стерилизаторов:

F= 3,21+0,15x₁+ 1,28x₂+0,15хз+0,67x₄+0,31х₂²,

Где X₁- величина, зависящая от температуры среды на выходе из подогревателя (Tп) и определяемая из соотношения: Х=0,1Тп-8,5;

х₂- величина, зависящая от температуры стерилизации (tс ) и определяемая из

соотношения х₂=0,5tс -58,0;

хз - величина, зависящая от продолжительности нахождения продукта в зоне подогрева (Тп) и определяемая из соотношения: х₂=0,4Тп-5,0;

Х4 - величина, зависящая от продолжительности нахождения продукта в зоне стерилизации (Тс) и определяемая из соотношения: х4=0,4Тс-6,0.

Стерилизация осуществляется в аппаратах периодического и непрерывного действия (Рис 3).

При непрерывной стерилизации во избежание резкого изменения температуры банки подают в подогреватели. В стерилизаторе с одним подогревателем начальная температура банки постепенно (за 15-20мин.) повышается до 95-97,5°. В стерилизаторе с двумя подогревателями: в первом нагревается до 93 °С за 15-18мин., а во втором до 97,5 за 12мин. При нагревании банки совершают поступательное и вращательное движение, Из подогревателя банки поступают в тестер для проверки на герметичность.