4 Технологические схемы

Схема производства сгущенного стерилизованного молока

Приемка и оценка качества молока

Очистка (30-35°С), охлаждение (4-8°С), кратковременное резервирование (меньше 12ч)

Нормализация

Стабилизация солевого состава

Пастеризация молочной смеси (95°С- 10 мин, 110°С-150°С 2сек)

Сгущение молочной смеси(пленочный вакуум-аппарат, 40-60°С, 2-3 мин)

Гомогенизация сгущенной молочной смеси (50-60°С, 175-200атм)

Расфасовка и герметическая упаковка сгущенной молочной смеси

Стерилизация гомогенизированной молочной смеси ( в потоке 130-150°С 2-3 сек, в банках 116-118° 14-17 мин)

Охлаждение продукта

Проверка продукта на стерильность

Схема выработки пастеризованного молока

Приемка сырья

Качественная оценка

Очистка молока (40-45°С)

Нормализация

Подогрев и гомогенизация (62-63°С 12,5-15 МПа)

Пастеризация и охлаждение ((76±2°С,15-20 с), 4-6°С)

Разлив в бутылки, пакеты, фляги

Укупорка, маркировка

Укладка в корзины

Хранение (0-6°С, ˂36ч)

Схема выработки творога обычным способом

Подготовка молока

Подогрев, очистка (50±5°С)

Гомогенизация (50±5°С, 6±1,5 МПа), нормализация

Пастеризация (78±2°С, 10-20с)

Охлаждение (4±2°С)

Заквашивание (30±2°С зимой, 28±2°С летом)

Внесение сычужного фермента и хлористого Са ( сычужно-кислотный способ)

Сквашивание молока ( 60-65±5°Т,6-10 ч)

Разрезка сгустка

Подогрев сгустка ( 36-44±2°С, 15-40 мин)

Удаление сыворотки

Разлив сгустка в мешочки

Самопрессование (1ч)

Прессование (3-4ч)

Охлаждение (12°)

Расфасовка, упаковка

5 Технология производства молока цельного сгущенного с сахаром

Продукт вырабатывают из пастеризованного коровьего молока с применением сгущения и добавления сахара для подавления роста микрофлоры. По органолептическим показателям готовый продукт имеет чистый и сладкий вкус без посторонних привкусов и запахов, однородную консистенцию без наличия кристаллов сахара, ощущаемых на вкус. По химическому составу в сгущенном цельном молоке с сахаром массовая доля влаги составляет не более 26,5 %, сахарозы —не менее 43,5, общая массовая доля сухих веществ — 28,5, в том числе жира — не менее 8,5 %.

Технологический процесс производства сгущенного молока с сахаром осуществляют в такой последовательности: приемка, подготовка и резервирование сырья, нормализация, гомогенизация и пастеризация, приготовление и введение сахарного сиропа, сгущение, охлаждение, фасование и хранение.

Схема технологической линии производства цельного сгущенного молока с сахаром приведена на рисунке 1.

Кроме технологических операций, общих для производства всех видов консервов, при выработке сгущенного молока с сахаром важными приемами являются внесение сахара, приготовление сахарного сиропа и кристаллизация лактозы при охлаждении сгущенного молока. Остановимся на этих приемах более подробно.

.

Рис. 1. Схема технологической линии производства цельного сгущенного молока с сахаром непрерывно-поточным способом:

1, 6 — емкости для сырого молока; 2, 4, 7— насосы для молока; 3 — емкость с тензометрическим устройством; 5, 22, 33 — пластинчатые охладители; 8, 17— счетчики для молока; 9-т- дисковый фильтр для молочно-сахарной смеси; 10, 20— пластинчатые подогреватели; 11 — насос для молочно-сахарной смеси; 72—насос для рециркуляции; 13 — емкость для растворения сахара; 14— дозатор сахара; 75—приемный бункер; 16— приемный желоб; 18— насос для обезжиренного молока; 19—емкость для обезжиренного молока; 21— сепаратор-сливкоотделитель; 23 — буферный резервуар для сливок; 24, 27— насосы для сливок; 25, 28— пластинчатые пастеризаторы; 26— емкость для хранения сливок; 29— емкость для нормализации смеси; 30— насос для смеси; 31 — вакуум-выпарная установка; 32— гомогенизатор; 34, 36— емкости для готового продукта; 35, 37— насосы для готового продукта; 38— банкомоечная машина; 39— фасовочный автомат; 40—закаточный автомат; 41 — моечная сушильная машина; 42— этикетировочный автомат; 43 — упаковочный автомат.

5.1. Оценка качества сырья. Оценка качества принимаемого молока производится в полном соответствии с требованиями стандарта на молоко коровье-сырье, стандартов и технологических инструкций на вырабатываемые продукты.
Обязательно определяют кислотность, температуру замерзания, плотность, чистоту, микробиологическую обсемененность (по редуктазной
пробе) молока и массовые доли жира, сухого молочного остатка и сухого обезжиренного молочного остатка. Для контроля используют
стандартные методы.

При оценке качества принимаемого молока следует контролировать тепловую стойкость молока. Этот контроль необходимо осуществлять по рН, титруемой кислотности и солевому равновесию. Методы
определения рН и титруемой кислотности общеизвестны. Сложнее
определить солевое равновесие, отличающееся многообразием, большой подвижностью и неустойчивостью. Ни одна из проб — алкогольная, хлоркальциевая, кислотно-кипятильная — не воспроизводит явлений, происходящих в казеинаткальцийфосфатном комплексе при
нагревании молока до высоких температур. Перечисленные методы
основаны на разных принципах, а поэтому сравнивать результаты, полученные с их помощью, не представляется целесообразным. Подобрать прибор, учитывающий все факторы, влияющие на оценку тепловой стойкости, практически невозможно. Поэтому для контроля тепловой стойкости молока необходимо смоделировать тепловую обработку на небольшой пробе молока и по результатам ее делать вывод о
пригодности молока. Для стерилизованного молока предложен такой
контроль, но его перспективно применять и для других видов продуктов консервирования молока. По завершении оценки качества и пригодности молока его принимают. Для измерения масс и объемов применяют массоизмерительные
приборы для порционного отсчета: весы СМИ-500М, тензометрические емкости, непрерывнодействующие счетчики, расходомеры и пр.

5.2. Очистка молока и молочного сырья. Молоко, предназначенное для производства молочных консервов, должно быть очищено от посторонних примесей и микроорганизмов, которые снижают качество продуктов и затрудняют дальнейшую обработку молока механическими и тепловыми приемами.
Для очистки молока на предприятиях применяют фильтрование и
центрифугирование. Эффективным способом очистки молока цельного является очистка на сепараторах-молокоочистителях. В сепараторной слизи вместе с
механическими примесями оседают белковые частицы, фосфатиды,
жировые шарики размером менее 1,5...2 мкм, лейкоциты и микроорганизмы. В результате центробежной очистки получается молоко I группы
чистоты, количество бактерий снижается на 50...80 %, и качество молока повышается на один класс по редуктазной пробе. В молочной промышленности наиболее широкое применение находят сепараторы-молокоочистители с периодической и непрерывной
выгрузкой осадка. Эффективность очистки молока с помощью сепараторов-молокоочистителей зависит от подготовки молока. При очистке предварительно подогретого молока микробиологические процессы при последующем хранении его протекают более интенсивно вследствие раздробления скоплений микроорганизмов. Наименьшее количество бактерий
после 24 ч хранения было в молоке, которое очищали от примесей и
микроорганизмов без подогрева при 5...10°С. Кроме более высокой
эффективности очистки молока без подогрева снижаются и затраты
на электроэнергию.

Очистка молока с помощью сепараторов-молокоочистителей считается достаточно эффективной, если количество центрифужного
осадка составляет не более 0,001 см3 на 10 см3 очищенного молока.

Центробежной очисткой на сепараторах-молокоочистителях нельзя добиться полного удаления из цельного молока микроорганизмов. Эффект бактериальной очистки молока до 99,9 % дает его бактофугирование после тепловой обработки при 70...72 °С с выдержкой
15 с. Если бактериоотделение проводят при 30 °С, то количество микроорганизмов в молоке уменьшается только на 80 %.

Конструктивные особенности сепараторов-бактериоотделителей
по сравнению с молокоочистителями заключаются в повышении почти в 1,5 раза ускорения, а также в непрерывной выгрузке осадка в виде
жидкого концентрата бактерий. При тепловой обработке клетки убитых бактерий остаются в молоке, не гарантирована полная инактивация бактериальных токсинов, особенно оставшихся после гибели стафилококков и кишечной палочки, термофильные микроорганизмы
могут восстанавливать свою жизнедеятельность и после пастеризации
с соответствующими неблагоприятными последствиями. Удаление из
пастеризованного молока бактериальных клеток путем бактофугирования не имеет таких недостатков. Бактофугирование позволяет удалить аэробные и анаэробные спорообразующие бактерии (ВуззосЫатуз туеа или ВухзосЫашуз Ги1уа),
анаэробные спорообразующие микроорганизмы, сбраживающие лактозу и вызывающие масляно-кислое брожение и бактерии вида
С1о81пс1шт {угоЪШупсит. В производстве молочных консервов анаэробные спорообразующие бактерии (ВасШиз сегеиз) могут вызвать каогуляцию белков молока без увеличения кислотности продукта. При температуре хранения 8...10°С и продолжительности генерации около 6 ч ВасШих сегеиз размножается за 6 дней от 1 споры/см3 до
более чем 107 спор/см3. При бактофугировании количество спор можно уменьшить более чем на 1 • 10'° спор/см3. Эффект бактофугирования зависит от ряда факторов:

♦ температуры молока;

♦ производительности подачи сепаратора;

♦ частичных выгрузок осадка;

♦ начального содержания бактерий.

Продолжительность работы сепаратора не влияет на эффект бактофугирования. Обычно после 8... 10 ч работы сепаратор и пластинчатый
теплообменник одновременно подвергаются химической очистке. Эффективность процесса устанавливается в определенном процентном отношении поступающих бактерий (спор) и уменьшении
их количества. В зависимости от подготовки и условий эффективность процесса обычно колеблется между 98 и 99,5 % для анаэробных спор. При бактофугировании существенных изменений в молоке не происходит. Уменьшается показатель седиментации, повышается термостойкость молока, что обусловлено удалением из него денатурированных а-лактальбумина и р-лактоглобулина. Эти изменения способствуют повышению качества молочных консервов. Новые самоочищающиеся герметичные бактофуги удаляют из молока 98 % анаэробных, 95 % аэробных спорообразующих микроорганизмов при снижении общей бактериальной обсемененности на 86 %
и исключают возможность контакта бактофугируемого молока с воздухом, т. е. не допускают вторичного бактериального обсеменения
продукта

. Предварительное выделение микроорганизмов из молока значительно повышает эффективность последующего воздействия режимов
обработки на оставшуюся микрофлору, в том числе тепловой обработки молока перед выпариванием, и обеспечивает улучшение качества
готового продукта.

5.3. Охлаждение молока. Охлаждение молока на фермах и предприятиях молочной промышленности способствует сохранению натуральных свойств сырья при
необходимости резервирования. Установлено, что на продолжительность бактериальной фазы оказывает влияние не только температура хранения, но и исходная бактериальная
обсемененность молока. Так, при исходном обсеменении сырого молока
44 • 103 в 1 см3 продолжительность бактерицидной фазы при 3...5 °С составляла 24ч и более, а при 1,2-106 в 1 см3 — 12...15ч. Такая же закономерность
прослеживается и при температурах хранения 8... 10 и 13... 15 °С.В охлажденном молоке, которое хранится длительное время, появляются посторонние, неприятные и не свойственные свежему молоку привкусы (салистость, прогорклость и пр.). Эти пороки являются следствием
накопления свободных жирных кислот в результате жизнедеятельности
психротрофных микроорганизмов и общей активизации ферментативных процессов. Психротрофные микроорганизмы непатогенны, но при
обильном росте они снижают качество и санитарную безопасность молока. Липолиз как показатель активизации фермента липазы сопровождается накоплением низкомолекулярных жирных кислот, моно- и диглицеридов, придающих молоку неприятные вкус и запах. При длительном (до 3 сут) резервировании сырого молока рекомендуется проводить его термизацию, т. е. тепловую обработку молока
при 60.. .63 °С в течение 15 с (критической для разрушения липазы считается температура 55...60°С), и последующее охлаждение до 4...6°С, что обеспечивает сохранение исходных свойств молока длительное
время. Изменение последовательности приемов обработки сырого молока, когда охлаждению до 6...8 °С предшествует пастеризация, не вызывает ухудшения исходного качества молока при хранении. Через
48 ч титруемая кислотность, вязкость, рН оставались на исходном
уровне, тепловая стойкость не изменялась в течение 24 ч и более. Молоко коровье-сырье имеет общее количество бактерий от 4,6• 10⁴ до 1,2 • 10⁶ в 1 см³ (в среднем 3,9 • 10⁵). В течение первых суток
хранения молока отмечается увеличение общего количества бактерий:
при 13...15°С — в 30 раз, при 8...10°С — в 20 раз, при 3...5 °С — в 3 раза.
За вторые сутки общее количество бактерий повышается по сравнению с исходным при 3...5 °С в 20 раз, а при 8... 10 °С — в 30 раз.

В молоке обычно преобладают микроорганизмы, образующие молочную кислоту, поэтому при резервировании, не превышающем 12 ч,
принято охлаждение до 4...8 °С. Образование свободной молочной кислоты в результате жизнедеятельности микроорганизмов:

♦ уменьшает отрицательный заряд белковых частиц и нарушает баланс между солями кальция;

♦ часть коллоидных солей кальция переходит в ионно-молекулярное состояние;

♦ фосфаты кальция приобретают большую растворимость и степень диссоциации;

♦ увеличивается количество ионизированного кальция, происходит агрегация частиц казеинаткальцийфосфатного комплекса, которые при нагревании легко коагулируют.

При неизбежности резервирования молока пригодность его к консервированию достигается охлаждением сырого или предварительно
нагретого молока.

5.4. Нормализация состава молока. Нормализация состава молока основана на материальном балансе
концентрирования, который описывается как

«см ^исх ^потерь А — ^пр ^пр> (4-1)

где тси — масса исходной смеси, кг или т; Атх — массовая доля всего сухого вещества или любой составной части его в исходной смеси, %; тпр — масса готового продукта, кг или т; /4пр — массовая доля всего сухого вещества или любой составной
части его в готовом продукте, %; ^потерь А — коэффициент (меньше единицы), учитывающий нормируемые потери А. Стандартами на молочные консервы, как правило, нормируются
массовые доли жира, Жпр, и сухого обезжиренного молочного остатка,
СОМОпр. К началу обработки молока в отношении продукта всегда известны допускаемые стандартами и конкретно принимаемые для расчетов массовые доли жира и сухого обезжиренного молочного остатка,
а, следовательно, и их отношения. При удалении воды из молока без разделения сухого остатка на
составные части на протяжении всего процесса производства молочных консервов соотношение массовых долей жира и сухого обезжиренного молочного остатка остается неизменным. Соответственно
этому в молоке для консервирования доля жира на единицу сухого
обезжиренного молочного остатка должна быть такой же, какой она
задана для того или иного продукта. Совпадение доли жира на единицу сухого обезжиренного молочного остатка в исходном сборном
молоке и заданной в продукте при непостоянстве ее в сборном молоке и готовых продуктах является исключением. Как правило, фактическая доля жира на единицу сухого обезжиренного молочного остатка в сборном молоке отличается от заданных стандартами в готовых продуктах. Совпадает она чаще всего в молоке цельном сгущенном с сахаром и сгущенном стерилизованном молоке. Изменение
фактического соотношения Жм/СОМОм до требуемого по стандарту
в готовом продукте Жпр/СОМОпр обеспечивается регулированием
состава молока. В производстве молочных консервов регулирование
доли жира на единицу СОМО подчиняется условию материального
равновесия: СОМОсм сомопр(4.2) Общие технологические операции для производства молочных консервов где Жсч — массовая доля жира нормализованной смеси, % (Жс„ < Жпр)\ СОМО,.м —
массовая доля сухого обезжиренного молочного остатка нормализованной смеси,
% (СОМОсм < СОМОпр). В соответствии с принятым в промышленности обозначением отношения ЛКГпр/СОМОпр через 0пр: Жсм/СОМОсм = 0Пр, где 0пр - доля
жира на единицу СОМО в продукте. В сборном цельном молоке доля жира на единицу СОМО,
Жм/СОМОм колеблется в пределах 0,39...0,69, в молочных консервах
отечественного производства отношение Жпр/СОМОпр — в пределах3.3...0.193. Как видно, в производстве молочных консервов необходимо изменять долю жира на единицу СОМО в молоке от 0,39...0,69 до3.3...0.193. Сравнивая отношения Жм/СОМОм и .ЖГпр/СОМОпр, следует
выяснить, в каком изменении нуждается первое из них. Если Д,/СОМОм < Д,р/СОМОпр, то при регулировании состава фактическая доля жира на единицу СОМО в молоке должна быть увеличена. Если же Жм/СОМОм > Д,р/СОМОпр, то в результате регулирования
состава молока отношение Жм/СОМОм должно быть уменьшено. При
условии ДуСОМОм = Жпр/СОМОпр состав молока не регулируют.

5.5. Тепловая обработка нормализованной смеси. Сущность тепловой обработки состоит в уничтожении микроорганизмов и инактивации ферментов при возможно полном сохранении
исходных свойств и биологической ценности молочного сырья. В соответствии с ГОСТ Р 51917 установлены следующие определения продуктов в зависимости от видов тепловой обработки:

♦ пастеризованный молочный (молокосодержащий) продукт — это
продукт, подвергнутый перед фасованием термообработке при температуре выше 67 °С с выдержкой от 2 с до 30 мин;

♦ стерилизованный молочный (молокосодержащий) продукт — это
продукт, подвергнутый термообработке при температуре выше 100 °С
и выдержках, обеспечивающих получение продукта, отвечающего требованиям промышленной стерильности;

♦ ультравысокотемпературно - обработанный молочный (молокосодержащий) продукт (УВТ-обработанный продукт) — это продукт, подвергнутый перед фасованием термообработке при температуре выше
135 °С с выдержкой до 10 с.

Эффективность процесса термической обработки оценивается по
остаточной микрофлоре и ее качественному составу. Требованиям
консервирования отвечают показатели общей эффективности в пре¬
делах 99,997...99,999 %, т. е. остаточная микрофлора не превышает
сотни или десятки клеток в 1 см3 нормализованной смеси. В остаточной микрофлоре не допускается присутствие липолитических, протеолитических бактерий. Эти бактерии погибают, а липаза инактивируется при температуре не менее 90 “С без выдержки. Поэтому целесообразно применять следующие режимы тепловой обработки
нормализованных смесей перед концентрированием: 90...95°С без
выдержки; 105... 109 °С без выдержки; в две ступени — 85...87°С и120... 130 'С без выдержки. Наиболее эффективна тепловая обработка
при температуре более 100 °С. Согласно теории пастеризации, эффективность процесса определяется зависимостью температуры пастеризации 1 от продолжительности тепловой обработки тд1ПТД = а - РГ, (4.19) где тд — достаточная продолжительность теплового воздействия при температуре /,
с; а, р — коэффициенты, зависящие от устойчивости микрофлоры и среды; I —
температура тепловой обработки, “С.83Г. А. Кук установил, что практически полное уничтожение патогенной и максимально возможное — всей другой микрофлоры при сохранении исходного качества молока обеспечивается, если а = 36,84 и
Р = 0,48. Тогда1птд = 36,84 - 0,48Л (4.20) На основе данной зависимости определяется продолжительность
теплового воздействия при той или иной температуре. При температуре 90 °С величина тд будет близкой к одной секунде и режим характеризуется — «без выдержки». Увеличение продолжительности выдержки против рассчитанной не повышает эффективности теплового воздействия и отрицательно влияет на составные части молока и его
свойства. В качестве показателя завершенности процесса используется критерий Пастера — безразмерная величина, представляющая собой отношение фактической продолжительности пастеризации тф к
достаточной тд, Ра = тф/тд. Процесс пастеризации считается оптимальным и завершенным, если Ра = 1, хф = тд. Продолжительность УВТ-обработки составляет доли секунды,
что обеспечивается непосредственным контактом нагреваемой молочной смеси с очищенным сухим насыщенным водяным паром,
имеющим температуру, равную температуре высокотемпературной
обработки, — пароконтактное нагревание или нагревание через
стенку теплообменника, чаще всего кожухотрубного нагревателя — косвенное нагревание. Для пароконтактной тепловой обработки молока требуются
сложные дорогостоящие установки и пар высокой чистоты. В пленочных вакуум-выпарных аппаратах, широко применяемых в молочно-консервной промышленности, У ВТ-обработку нормализованной
молочной смеси перед выпариванием осуществляют в кожухотрубных подогревателях паром, поступающим из котельной, а предварительный подогрев до 85...90°С — вторичными парами, конденсатом
и греющим паром для первого корпуса, также в кожухотрубных подогревателях. Нагревание нормализованной молочной смеси конденсатом и вторичным паром значительно снижает расходы острого пара и охлаждающей воды на ее пастеризацию и выпаривание. Если вакуум-выпарные аппараты не имеют подогревателей или их не используют по назначению, то в технологической линии выпаривания необходимы. Общие технологические операции для производства молочных консервовспециальные пастеризационные установки для тепловой обработки
молочных смесей перед выпариванием, предусмотренной технологией молочных консервов. Абсолютное количество выдержавших пастеризацию бактерий и
процент оставшихся клеток по отношению к содержанию термостойких бактерий в сыром молоке понижается по мере повышения температуры пастеризации.

Молоко пастеризуют не только для уничтожения бактерий, но и
в целях инактивации ферментов, так как оставшиеся после пастеризации ферменты — протеаза и липаза — отрицательно влияют на
хранимоспособность молочных продуктов. В результате пастеризации молока при 85...87 °С липаза уничтожается не полностью. В некоторых партиях молока, даже при 90 °С, остается фермент, и только при температуре пастеризации выше 95 °С липаза полностью
разрушается. В производстве сгущенных продуктов консервирования молока
требования к количественному и качественному составу остаточной
микрофлоры особенно высоки потому, что она становится микрофлорой готового продукта. Молоко, предназначенное для консервирования, должно выдерживать тепловую обработку, необходимую для уничтожения микроорганизмов и инактивации ферментов, с максимальным сохранением
исходных свойств.

Казеинаткальцийфосфатный комплекс (ККФК). ККФК обладает
достаточной устойчивостью к воздействию тепла благодаря гидратации, электрозаряженности частиц и присутствию к-казеина, являющегося природным поверхностно-активным веществом. Агрегация и
седиментация частиц комплекса в свежем сыром молоке затруднена.
При тепловой обработке некоторые изменения внутренней структуры
комплекса отмечаются уже при 72 °С, и особенно заметно проявляются при 83 °С, однако при этом ККФК не утрачивает способности сохраняться в состоянии коллоидной суспензии.

Казеин. Казеин, как составная часть ККФК, обладает высокой
тепловой стойкостью, что обусловлено высоким содержанием пролина (13,5 %) и низким содержанием серосодержащих аминокислот.
Частицы казеина не изменяются ни по форме, ни по размерам при
умеренном нагревании молока, включая и кратковременное кипячение. Длительная выдержка при высокой температуре влияет только
на соотношение между фракциями казеина. Тепловая обработка воздействует на соли, находящиеся в молоке в растворенном и коллоидном состояниях. Их изменение начинается уже при 60 °С и в наибольшей степени проявляется при 120... 130 °С. В процессе нагревания уменьшается содержание ионизированного кальция и фосфора,
дикальцийфосфат переходит в нерастворимый трикальцийфосфат. Равновесие ионизированного кальция нарушается, что особенно заметно при тф > тд (Ра > 1).

Сывороточные белки. Тепловая обработка неизбежно сопровождается денатурацией сывороточных белков. Возможно, что это результат химического изменения в молекуле белка с утратой растворимости в обычных растворителях, или негидролитическое превращение
структуры нативного белка с последующим изменением исходных
химических, физических и биологических свойств, или разрушение
вторичной или третичной структуры глобулярных белков, как модификация вторичной, третичной или четвертичной структуры белковой молекулы. Устойчивость сывороточных белков к тепловому воздействию зависит от температуры. При денатурации сывороточных белков установлены величины температурных характеристик: 0,о и 2 — изменение температуры, требуемое для десятикратного изменения скорости
реакции. С увеличением температуры тепловой обработки
молока величина уменьшается, 2— увеличивается.

При нагревании до 45...60 °С сывороточные белки практически остаются в исходном состоянии. Из сывороточных белков наиболее термолабильны иммуноглобулины и сывороточный альбумин. Р-лакто-
глобулин и а-лактальбумин относятся к более термостабильным белкам. Так, денатурация р-лактоглобулина завершается при нагревании молока до 85 °С с выдержкой при этой температуре в течение 30 мин,
а-лактальбумина — при 96 °С. После выдерживания молока при 96...100°С около 0,1 % сывороточных белков остается неденатурированным, в том числе протеозопептонная фракция. Наряду с температурой, на изменение сывороточных белков при
нагревании оказывает влияние и техника пастеризации или УВТ-об-
работки. При прямом нагревании происходит денатурация 82 % (3-лактоглобулина, 53 % а-лактальбумина, при косвенном — соответственно 66 % (3-лактоглобулина и 40 % а-лактальбумина от общего содержания их в молоке. Денатурация сывороточных белков проявляется в развертывании
полипептидной цепи, и с тем большей полнотой, чем меньше в молекуле белка дисульфидных связей. При этом изменяются вязкость, оптические свойства, показатели седиментации, диффузии. При тепловой обработке снижается питательная ценность молока,
что обосновывается денатурацией и выпадением в осадок при нагревании молока до температур 85, 110 и 130 °С соответственно: иммунных глобулинов — 42, 37, 33 %, р-лактоглобулина — 59, 37,17 %, сывороточных альбуминов — 62, 48, 100 %. Наиболее стойкой оказалась
фракция а-лактальбумина. В связи с изменением количественного соотношения отдельных фракций сывороточных белков отмечено также
изменение в них содержания некоторых аминокислот. Так, при нагревании значительно снижается содержание аланина, лейцина, аргинина, глицина и увеличивается содержание фенилаланина, аспарагиновой и глутаминовой кислот, что объясняется неодинаковой тепловой
стойкостью фракций сывороточных белков.

Молочный жир. Тепловая обработка молока практически не оказывает существенного влияния на молочный жир. Состав и константы
молочного жира при пастеризации сохраняются, дисперсность жиро¬
вой фазы не нарушается. Из-за увеличения заряда на поверхности жировых шариков скорость отстаивания жира в пастеризованном молоке
снижается.

Лактоза. При оптимальной завершенности процесса пастеризации
или УВТ-обработки (Ра = 1) лактоза способствует сохранению устойчивости белкового комплекса молока. Она задерживает раскрытие
пептидных цепочек казеина, благодаря чему ограничивается связь его
с кальцием и, как следствие, повышается тепловая стойкость молока.
Увеличение продолжительности выдержки при температуре тепловой
обработки против требуемой (Ра > 1) сопровождается утратой способности лактозы задерживать раскрытие пептидных цепочек казеина.
Лактоза при этом частично разлагается с образованием органических
кислот. При соблюдении условия тф = тд (Ра = 1) нагревание молока до
100 °С практически не влияет на молочный сахар. С увеличением продолжительности теплового воздействия тф > тд (Ра > 1) обычная связь
лактозы с белками разрывается и возникает новая, необратимая аминокарбонильная. В результате этого молоко приобретает специфические вкус, запах и цвет.

Витамины. Нагревание молока непосредственно паром до 140 °С с
последующей выдержкой при этой температуре в течение 3...4 с и быстрым охлаждением в вакуум-камере (пароконтактный нагрев) и через
стенку до 85...90 °С показало, что независимо от способа тепловой обработки массовая доля витамина А изменялась незначительно, потери
каротина составили 10...17 % и были тем больше, чем выше температура нагревания, несущественно снижалась масса витамина В,. Стойким
к нагреванию оказался и витамин В2, лишь витамин С разрушался на 26...30 %. На витамины влияет не столько температура, сколько присутствие кислорода при нагревании.

Ферменты. При температурном оптимуме 20...37°С для ферментов
молока, включая и ферменты бактериального происхождения, принятые в производстве продуктов консервирования молока и молочного
сырья режимы пастеризации и УВТ-обработки обеспечивают их полную инактивацию. Наибольшую устойчивость проявляет бактериальная липаза. При нагревании до 80...85 °С она разрушается на 78 %, до90...95°С — на 80% и меньше, и лишь при температуре 104... 106 °С
полностью инактивируется.

Органолептические показатели. В результате структурных изменений, вызванных денатурацией, в молекулах белка освобождаются
функциональные группы 5Н-. Вследствие освобождения сульфгидрильных групп и выделения из них сероводорода молоко приобретает
вкус кипяченого молока или привкус пастеризации. В результате взаимодействия ЗН-групп и других реакционноспособных групп наступает агрегация денатурированных белков, т. е. степень их дисперсности
уменьшается. Практический интерес представляет тепловая агрегация р-лакто-
глобулина и а-лактальбумина. В первую очередь агрегирует денатурированный р-лактоглобулин — начиная с 1= 70 °С. Агрегированные
частицы р-лактоглобулина имеют небольшую величину, сильно гидра¬
тированы, поэтому не коагулируют. При высоких температурах тепло¬89вой обработки денатурированный р-лактоглобулин помимо агрегации
комплектуется с а-лактальбумином и с к-казеином мицелл казеина.
В результате комплексообразования увеличиваются средний размер
частиц казеина и их молекулярная масса.

Тепловое воздействие на молоко уменьшает относительное количество структур, обладающих выраженной тиксотропией. При механическом воздействии на пастеризованное молоко восстанавливаемость структуры ККФК уменьшается. Нарушенные связи в обезжиренном молоке восстанавливаются быстрее, чем в цельном. Белковые
структуры восстанавливаются с большей скоростью, чем жировые. В соответствии с образованием белковых комплексов изменяются
размеры их частиц и вязкость. При УВТ-обработке (110...112 °С без
выдержки) вязкость молока увеличивается незначительно, тогда как
при температуре пастеризации 80...95 °С она возрастает в 2,1 раза.
Изучение ступенчатой тепловой обработки молока — нагревание до
87 °С, охлаждение до 77 °С с выдержкой при этой температуре 30 мин
и повторное нагревание до 87 °С — показало, что ее влияние на вязкость г) и денатурацию сывороточных белков особенно велико. Нагревание с длительной выдержкой (Ра > 1) приводит к увеличению
вязкости молока. Тепловая денатурация сывороточных белков и взаимодействие казеина с солями кальция приводят к образованию конденсационной
структуры. В отдельных случаях рассмотренное выше влияние фактической
выдержки молока при температуре пастеризации или УВТ-обработки
на изменение свойств используется в целях регулирования вязкости
продуктов, например, молока цельного сгущенного с сахаром. Так, летом рекомендуется тепловая обработка при температуре не ниже
105 °С, зимой — 95 °С. При таком режиме вязкость молока цельного
сгущенного с сахаром, вырабатываемого в любой период года, колеблется в пределах от 3 до 5 Пас. Тепловая обработка молока способствует увеличению степени отражения света, т. е. его «светлости» (побелению). При усилении тепловой обработки этот эффект побеления перекрывается реакцией побурения и степень «светлости» снижается.

5.6. Концентрирование нормализованных смесей
методом сгущения. Сущность этого процесса заключается в частичном удалении свободной воды при условии сохранения системы в текучем состоянии при заданной температуре. Способы удаления воды могут быть различными: в замороженном виде (криокондентрирование), жидком
(молекулярная фильтрация) и в виде пара (выпаривание).

Сгущение криоконцентрированием. При криоконцентрировании
исходное молочное сырье подвергается охлаждению до отрицательных температур, вода выкристаллизовывается в виде кристаллов
льда, которые затем отделяются на сепараторах. Составные части молока при замораживании изменяются несущественно. Несмотря на
значительные энергетические преимущества этого метода, связан¬
ные с тем, что затраты при переводе жидкости в пар больше, чем при
ее переводе в лед, метод не находит применения из-за значительных
потерь сухих веществ со льдом, высоких капитальных и производственных затрат.

Сгущение обратным осмосом. Без фазовых превращений вода удаляется из молочного сырья с помощью молекулярной фильтрации,
на основе обратного осмоса, через мембраны с диаметром пор1...3 нм, под давлением не более 5 МПа. Используя обратный осмос,
можно сгущать цельное молоко до 18 %, обезжиренное молоко и сыворотку — до 30...35 % сухих веществ. При такой обработке достаточно полно сохраняются исходные свойства сгущаемого сырья, невелики затраты электроэнергии. Обратноосмотические установки занимают небольшие производственные площади и могут работать непрерывно до 20 ч при температуре процесса от 4 до 80 °С. Стоимость
сгущения единицы объема в этом случае в 2...2,5 раза меньше, чем
при выпаривании. Широкого промышленного использования в производстве продуктов консервирования обратный осмос не находит, так как в настоящее
время не решены проблемы эффективной мойки полупроницаемых
мембран и концентрирования цельного молока. При прохождении
нормализованных молочных смесей через обратноосмотическую установку отмечается гомогенизирующий эффект, нарушаются белково-лецитиновые оболочки жировых шариков, образуется свободный молочный жир и снижается качество продуктов.

Сгущение выпариванием. В основе сгущения исходных смесей выпариванием лежит парообразование. При атмосферном давлении молоко кипит при 100,5 °С. При такой температуре происходят необратимые изменения составных частей молока. Для молока оптимальными
для парообразования кипением являются температуры от 50 до 70 °С,
которые обеспечиваются при кипении в разреженном пространстве, когда парциальное давление паров кипящей жидкости будет превышать действующее на него общее давление. Вакуум-выпарные аппараты, применяемые в молочноконсервной
промышленности, делятся на две группы: первая — одно- и многокорпусные пленочные или пластинчатые с поточным поступлением в них сырья и поточным выпуском сгущенного продукта;
вторая — одно- и многокорпусные циркуляционные (объемные) вакуум-выпарные аппараты с многократной циркуляцией, поточным поступлением сырья и периодическим (однокорпусные) или поточным и
периодическим (многокорпусные) выпуском сгущенного продукта.

Основным фактором, определяющим интенсивность выпаривания
и производительность вакуум-выпарного аппарата, является температурный перепад — разность между температурами греющего пара и
кипящего раствора (молока). В современных вакуум-выпарных аппаратах полезная разность температур составляет 8...15 °С. Выпаривание в многокорпусных вакуум-выпарных аппаратах по
расходу острого пара является более экономичным. По технологическим показателям также отдается предпочтение многокорпусному выпариванию. По мере перехода сгущаемого продукта из одного корпуса
в другой массовая доля сухих веществ в нем увеличивается, а температуры выпаривания уменьшаются. Этим обеспечивается наиболее полное сохранение исходных свойств молока.

Продолжительность теплового воздействия при выпаривании зависит от вида вакуум-выпарного аппарата. В однокорпусном циркуляционном она колеблется от 1 ч — при сгущении партии молока на одну
варку от 11,8 до 25,6 % сухих веществ в производстве сгущенного стерилизованного молока — до 10 ч — при сгущении партии сыворотки
на одну варку от 6 до 60 % сухих веществ в производстве сгущенной
сыворотки. При смешанном выпаривании (поточном на протяжении
производственного цикла с периодическим выпуском сгущенного
продукта по завершении его) в двухкорпусном циркуляционном вакуум-выпарном аппарате тепловое воздействие на сгущаемый продукт,
заполняющий рабочую вместимость, продолжается на протяжении
всего производственного цикла (до 20 ч).В пленочных вакуум-выпарных аппаратах выпариваемое сырье нагревается при нисходящем или восходящем движении его по поверхности нагрева пленки толщиной 2... 10 мм. Продолжительность теплового воздействия на сгущаемый продукт в пленочных вакуум-выпарных аппаратах колеблется от 3 до 15 мин и зависит от числа ступеней
выпаривания и заданной конечной массовой доли сухих веществ. При
существенной разнице продолжительности теплового воздействия в
процессе выпаривания наименьшие физико-химические изменения
концентрируемого продукта происходят при сгущении в пленочных
вакуум-выпарных аппаратах.

Основным требованием к сгущенным продуктам является сохранение их в текучем состоянии при заданной температуре. Поэтому для
любого способа сгущения устанавливают показатели массовых долей
составных частей сухого вещества продукта, при которых он не утрачивает текучести, хотя физико-химические его свойства претерпевают
изменения.

Сгущение выпариванием сопровождается увеличением массовой
доли лактозы в водной части продукта. В зависимости от растворимости при некоторых значениях п и температуры выпаривания возможны
перенасыщение и кристаллизация лактозы в сгущенном молоке даже
в вакуум-выпарном аппарате. При п = 4 массовая доля лактозы в вод¬
ной части сгущаемого молока составляет 26,7 %. Такое насыщение
раствора не приводит к кристаллизации лактозы в процессе выпаривания (растворимость лактозы при 60 °С составляет 32 %), но при охлаждении продукта до 20 °С и ниже, по условиям насыщения (растворимость лактозы при 20 °С около 14 %), неизбежна частичная кристаллизация лактозы. Однако при этом аномального снижения текучести,
обусловленного перенасыщением лактозы, не происходит. Основное влияние на изменение вязкости в зависимости от п оказывают ККФК и сывороточные белки. По мере увеличения п массовая
доля ККФК в водной части сгущаемого молока увеличивается. Известно, что растворы ККФК при массовой доле в водной части более18...20 % утрачивают текучесть. Только при массовой доле ККФК в
водной части менее 18...20 % вязкость сгущаемого продукта изменяется пропорционально увеличению п (рис. 4.9). При массовой доле КК¬
ФК в водной части более 18...20 %, что соответствует общей массовой доле сухих веществ около 50%, происходит скачкообразное увеличение вязкости, вплоть до полной утраты текучести.

При производстве продуктов, в которых нормируется САХпр, для начального заполнения рабочей вместимости двухкорпусных циркуляционных вакуум-выпарных аппаратов используют сахарный сироп, поэтому тепловую обработку нормализованных смесей перед выпариванием
проводят без вынужденной выдержки и охлаждения до 70...75 “С.

5.7 Приготовление сахарного сиропа. Качество сахара, являющегося консервантом и составляющего более половины сухих веществ в сгущенном молоке, в значительной степени влияет на качество готового продукта. Поэтому к качеству сахара предъявляют повышенные требования в отношении растворимости, содержания посторонних примесей и влаги, которая способствует развитию микрофлоры в сахаре. Сахар можно добавлять к молоку в сухом виде или в виде водного раствора (сиропа). При внесении сахара в твердом виде и растворении его в молоке значительно упрощается технология, снижаются затраты (на оборудование, тепло, энергию) и продолжительность сгущения. В то же время при растворении сахара в молоке возможно загрязнение пастеризованного молока микроорганизмами, находящимися в сахаре. Вязкость сгущенного молока, выработанного при растворении сахара в молоке, резко увеличивается в процессе хранения. Способ внесения сахара в сухом виде более предпочтителен при производстве сгущенного обезжиренного молока. При выработке сгущенных консервов, предназначенных для резервирования, несмотря на дополнительные затраты, сахар вносят в виде сиропа.

Для приготовления сахарного сиропа рассчитывают необходимые массы сахара и питьевой воды. Концентрацию растворов сахара выбирают с учетом интенсивности выпаривания, а также влияния на свойства молока и готового продукта при хранении. Оптимальной массовой долей сухих веществ сахарного сиропа, при которой ингибируется развитие бактерий, является 64...65 % сахара.

Предварительно очищенный с помощью сит сахар растворяют в горячей воде (70...80 °С), затем сироп нагревают до кипения без выдержки для обеспечения его стерильности. При температурах выше 100 “С в сиропе возможна инверсия сахарозы, продуктом гидролиза которой является инвертный сахар. Во избежание инверсии выдержка сахарного сиропа от начала кипения до начала смешивания его с молоком не должна быть более 20 мин. Перед смешиванием с молоком сахарный сироп фильтруют на фильтрах или центрифугах. Сгущение молочно-сахарной смеси заканчивают при достижении массовой доли влаги 29...31 % с учетом дополнительного выпаривания влаги в вакуум-охладителе.

 

5.8 Кристаллизация лактозы. В сгущенном молоке с сахаром массовая доля лактозы составляет 11,4 %, или 0,44 кг на 1 кг воды. Растворимость лактозы в чистой воде составляет: при 60 °С — 0,587 юг/юг воды, при 40 °С — 0,326 юг/юг воды, при 20°С — 0,192 юг/юг воды.

Сахароза, присутствующая в сгущенных молочных консервах в соотношении с лактозой 4:1, снижает растворимость лактозы практически в 1,5 раза. Следовательно, уже при 40...60°С, а тем более при 20 °С лактоза находится в пересыщенном состоянии и способна кристаллизоваться.

Однако вследствие медленного перехода (3- в a-форму не удается в достаточной мере снять пересыщение и добиться полной кристаллизации лактозы в процессе охлаждения. Это приводит к росту кристаллов во время длительного хранения продукта при низких температурах. Интенсивность кристаллообразования можно усилить путем внесения наряду с мелкокристаллической лактозой поверхностно-активных веществ. Их действие обусловлено тем, что они снижают поверхностную энергию и интенсифицируют процесс зарождения кристаллов лактозы.

Охлаждение сгущенного молока с сахаром сопровождается увеличением вязкости продукта в 2...3 раза и кристаллизацией лактозы. Кристаллизация объясняется тем, что при падении температуры растворимость лактозы снижается и получаются пересыщенные растворы, в которых образуются центры кристаллизации. Для массового зарождения кристаллов лактозы продукт быстро охлаждают, интенсивно перемешивают и вносят затравочный материал. Охлаждать сгущенное молоко с сахаром следует таким образом, чтобы получить кристаллы размером не более 10 мкм. Такие кристаллы при органолептической оценке не ощущаются, и продукт имеет однородную консистенцию. Массовой кристаллизации лактозы в продукте способствует внесение затравки из мелкокристаллической лактозы с кристаллами размером не более 3...4 мкм. Затравку вносят в количестве 0,02 % массы продукта при температуре интенсивной кристаллизации (31...37 °С). При этой температуре наступает пересыщение лактозы при минимальном увеличении вязкости молока.

Усилению процесса кристаллообразования способствует дополнительное введение льняного или подсолнечного масла в количестве 0,001...0,01 %. Масло вводят при подаче молочной смеси на сгущение или перед поступлением продукта на охлаждение.

Наибольшая эффективность достигается при внесении затравочных паст, приготовленных из подсолнечного масла и мелкокристаллической лактозы в соотношении 1:1. Растительное масло перед приготовлением нагревают до 90 °С в течение 30 мин. Затравочную пасту вносят при температуре интенсивной кристаллизации лактозы.

Пальмовое, кокосовое, стеариновое и другие масла с температурой плавления 27...41 °С в результате фазовых превращений, происходящих в них, могут вызвать неконтролируемые процессы кристаллизации лактозы на стадии охлаждения.

Сгущенное молоко с сахаром охлаждают до температуры 20 °С и направляют на упаковывание в потребительскую или транспортную тару. Готовый продукт хранят при температуре от 0 до 10 °С и относительной влажности не более 85 % в течение 12 мес.

С целью предотвращения при хранении консервов порчи, вызываемой деятельностью нежелательной микрофлоры и окислителей, применяют консерванты и антиокислители (сорбиновую и аскорбиновую кислоты).

При гидролизе лактозы образуются две молекулы простых сахаров — глюкозы и галактозы. Они создают большее осмотическое давление, т. е. усиливают консервирующее действие (по сравнению с лактозой). Они увеличивают сладость продукта, так как сладость лактозы по отношению к сладости сахарозы составляет 16 %, глюкозы — 75 %.

Эти обстоятельства позволяют уменьшить концентрацию сахарозы в продукте без снижения консервирующего эффекта и сладости. Требуемый консервирующий эффект достигается при массовой доле сахарозы в продукте 32 % (против 43,5 %) и воды 33 % (против 26,5 %). Предусмотрена термизация молока перед внесением фермента.

Продукты гидролиза лактозы — глюкоза и галактоза характеризуются большей растворимостью по сравнению с лактозой, после сгущения они не образуют пересыщенных растворов и не кристаллизуются при охлаждении продукта, что позволяет исключить из технологического процесса операцию кристаллизации.