Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

book35141

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
01.05.2015
Размер:
747.63 Кб
Скачать

Горбатова К.К., Гунькова П.И. Горбатова К.К., Гунькова П.И. — Биохимия молока и молочных продуктов

Глава 10. Физико химические процессы при производстве молочных консервов и ЗЦМ

Длительное воздействие высокой температуры при стерилизации может вызвать глубокие изменения белков, солей, молочного сахара, разрушение витаминов (А, В1, В12, В6, С), повышение кислотности, изменение цвета и вкуса молока.

Для полного уничтожения микроорганизмов молоко обычно стерилизуют при 116–118 °С в течение 15–17 мин. Такой режим может выдержать только термоустойчивое молоко.

Для повышения термоустойчивости молока и получения продукта с меньшей вязкостью вносят соли стабилизаторы (в количестве 0,05– 0,40 %, исходя из результатов пробной стерилизации). Лучшие результаты дает использование двух и четырехкомпонентных фосфатно цитратных солей натрия. Повышение термоустойчивости молока при внесении солей происходит вследствие снижения количества ионов кальция. Для предотвращениязагустеванияпродукта,особенноприпроизводствесгущенного стерилизованного молока с повышенным содержанием сухих веществ, по рекомендации ВНИМИ (И. А. Радаева), соли стабилизаторы следует вносить в два приема — в сырое молоко перед сгущением и в сгущенную охлажденную смесь.

При производстве сгущенного стерилизованного молока применяют антибиотик низин. Он снижает терморезистентность споровых бактерий — возбудителей микробиологической порчи сгущенного стерилизованного молока (бомбаж, свертывание). Добавление низина позволяет проводить стерилизацию при более низкой температуре и с меньшей выдержкой. Применение смягченных режимов стерилизации с использованием низина и солей стабилизаторов способствует повышению качества продукта и дает возможность вырабатывать сгущенное стерилизованное молоко в период пониженной термоустойчивости молока (в зимне весенний период).

Сухие молочные продукты и ЗЦМ

Сухие молочные продукты обладают высокой пищевой ценностью, хорошо сохраняются в обычных условиях. Их широко используют для питания взрослых и детей, а также в других отраслях пищевой промышленности (хлебопекарная, кондитерская и др.). Сухие ЗЦМ успешно используют для выпойки молодняка сельскохозяйственных животных, что позволяет решить проблему недостатка молока на заводах в зимний период, а также снизить риск падежа телят. Состав и некоторые физико химические показатели сухих молочных продуктов и ЗЦМ приведены в табл. 35.

217

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Горбатова К.К., Гунькова П.И. Горбатова К.К., Гунькова П.И. — Биохимия молока и молочных продуктов

Раздел I. Теоретическая часть

Таблица 35

Основные показатели сухих молочных продуктов и ЗЦМ

 

 

Массовая доля, %

 

 

Кислот-

 

 

 

 

 

 

 

 

Индекс рас-

 

 

 

 

 

 

 

минеральных веществ

Энерге-

 

влаги

жира

белков

углеводов

 

творимости,

ность вос-

 

 

станов-

тическая

 

 

 

 

 

 

 

Продукт

 

 

 

 

 

 

мл сырого

 

 

 

 

 

 

ленного

ценность,

 

 

 

 

 

 

 

осадка, см3,

 

 

 

 

 

 

 

продукта,

ккал/100 г

 

 

 

 

 

 

 

не более

 

 

 

 

 

 

 

°Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Молоко сухое цельное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

распылительной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сушки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25 % ной жирности

4

25

25,6

39,4

 

6,0

0,2

20

475

20 % ной жирности

4

20

 

0,3

21

Сухое молоко

4

15

32

42,8

 

6,0

0,2

18

424

«Смоленское»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Молоко сухое

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обезжиренное:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

распылительной

4

1

37,9

50,3

 

6,8

0,2

21

349

сушки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пленочной сушки

5

 

1,5

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сухие молочные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

смеси:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«Малютка»

4

25

15

49,6

 

4,0

0,2

15

«Малыш»

4

25

15

51

 

4,0

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сухой ЗЦМ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

распылительной

7

17

22

45

 

6,5

0,5–0,8

22

сушки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пленочной сушки

7

17

22

45

 

6,5

1,2–1,5

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание. В настоящее время выпускаются сухие молочные продукты с растительными компонентами (растительным маслом, солодовым экстрактом и др.).

Производство сухих молочных продуктов и ЗЦМ основано на удалении из молока в процессе сушки влаги (до содержания 4–7 %). При таком содержании влаги подавляется развитие микроорганизмов, так как развитие бактерий возможно только при наличии в среде не менее 25–30 % влаги, плесеней — не менее 15 %.

Качество свежевыработанных сухих молочных продуктов и ЗЦМ (растворимость, консистенция, цвет, вкус) зависит от состава и свойств исходного молока (молочной смеси), а также физико химических изменений белков, жиров углеводов, солей во время пастеризации, сгущения, гомогенизации и В процессе хранения возможны дальнейшие

218

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Горбатова К.К., Гунькова П.И. Горбатова К.К., Гунькова П.И. — Биохимия молока и молочных продуктов

Глава 10. Физико химические процессы при производстве молочных консервов и ЗЦМ

физико химические изменения составных частей молока, в результате которых меняются растворимость, цвет, вкус, биологическая ценность продуктов. Стойкость сухих молочных продуктов и ЗЦМ при хранении определяется, в первую очередь, содержанием в них влаги, свободного жира, а также условиями хранения герметичность упаковки, температура и влажность окружающего воздуха т. д.).

Особенности пастеризации, сгущения и гомогенизации молока

При выработке сухих молочных продуктов пастеризация должна обеспечиватьинактивациюлипазыпривозможноминимальномтепловомвоздействии на белки и соли молока. Температуру пастеризации необходимо устанавливать в зависимости от метода сушки, так как в процессе сушки молоко подвергается дополнительному тепловому воздействию.

При пленочном способе сушки температура вальцов достигает 106– 128 °С, поэтому пастеризацию молока и молочной смеси ЗЦМ следует проводить (для уменьшения теплового воздействия на белки и соли) при 75–77 °С. При распылительной сушке, проводимой в более мягких условиях (температура молока в зоне распыления 60–75 °С), рекомендуется в целях полной инактивации липазы температуру пастеризации цельного или обезжиренного молока повысить до 90–95 и 85–87 °С (при выработке ЗЦМ — до 85–90 °С). Дальнейшее повышение температуры способствует денатурации сывороточных белков и выпадению фосфата кальция, что

понижение растворимости сухих молочных продуктов. Степень сгущения цельного и обезжиренного молока и режим сгуще-

ния влияют на качество готового продукта. От степени сгущения зависит вязкость направляемого на сушку молока или молочной смеси. Ее устанавливают, исходя из состава смеси и способа сушки.

При выработке сухих продуктов распылительным способом концентрация сухих веществ в молоке (смеси) влияет на размер капель при распылении и, следовательно, на размер частиц готового продукта. При повышении концентрации сухих веществ до определенного предела увеличивается размер частиц и улучшается растворимость порошка. Низкая концентрация сухих веществ в поступающем на распыление сырье способствует получению готового продукта с мелкими частицами, повышению гигроскопичности и увеличению количества свободного жира. Высокая концентрация сухих веществ (например, выше 55 % при выработкесухогоцельногомолока)способствуетрезкомуповышениювязкости молока и получению продукта с чрезмерно крупными частицами. Это приводит к слеживаемости порошка, образованию комочков и понижению его растворимости.

219

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Горбатова К.К., Гунькова П.И. Горбатова К.К., Гунькова П.И. — Биохимия молока и молочных продуктов

 

Раздел I. Теоретическая часть

При выработке сухого

молока распылительным способом

молоко сгущают до концентрации сухих веществ 46–48 % (реже до 52– 54 %). При производстве ЗЦМ степень сгущения обезжиренного молока снижают до содержания сухих веществ 40–43 %, учитывая дальнейшее его увеличение в смеси после внесения в молоко жировых и других компонентов (животных и гидрогенизированных жиров, соевой муки, эмульгаторов, витаминного премикса, минеральных веществ, антибиотика цинкбацитроцина и др.).

Режим сгущения влияет на вязкость молока и дисперсность жира: с увеличением температуры и продолжительности сгущения повышается вязкость и уменьшается дисперсность жира. Наличие в сгущенном молоке значительного количества крупных жировых шариков (диаметром более 8 мкм) приводит к появлению в процессе последующей сушки свободного жира. Свободный жир ухудшает смачиваемость сухого порошка и снижает скорость его растворения. При хранении продукт слеживается и приобретает салистый привкус. Приготовленное из него восстановленное молоко имеет на поверхности жировые капли.

Для уменьшения количества свободного жира перед сушкой необходимо гомогенизировать сгущенное молоко. Гомогенизация способствует снижению содержания свободного жира в сухих молочных продуктах до 2–6 %. При производстве сухих ЗЦМ гомогенизация должна также обеспечивать эмульгирование смеси после внесения в молоко жировых компонентов.

Низкая температура гомогенизации (ниже 50 °С) способствует повышению вязкости смеси и не обеспечивает качественное ее эмульгирование. Высокие температура (выше 55–60 °С) и давление (более 15 МПа) вызывают, наряду с диспергированием, укрупнение жировых шариков и необратимые физико химические изменения белков, что приводит к снижению стабильности жировой эмульсии и растворимости готового продукта.

Оптимальные режимы гомогенизации: при производстве сухого молока — температура 55–60 °С, давление 10–15 МПа, при получении ЗЦМ — температура 50–55 °С, давление 10–15 МПа.

Сушка молока

При сушке (особенно пленочным способом) в результате физико химических процессов изменяются первоначальные свойства молока денатурируютсывороточныебелки,выпадаетфосфаткальция,выделяется из жировых шариков свободный жир. Эти изменения приводят к частичному снижению растворимости продукта. Во время сушки наблюдается также разрушение ферментов и части витаминов. Витамин С разрушается

220

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Горбатова К.К., Гунькова П.И. Горбатова К.К., Гунькова П.И. — Биохимия молока и молочных продуктов

Глава 10. Физико химические процессы при производстве молочных консервов и ЗЦМ

на 20 %, витамин В12 — на 10–35 %, витамин В6 — на 34 %, остальные витамины изменяются незначительно.

Максимальное сохранение витаминов и растворимости белков обеспечивает метод сублимационной сушки, сочетающий два процесса: замораживание и сушку. Методом сублимации особенно целесообразно сушить бактериальные закваски и кисломолочные продукты (просто­ квашу, йогурт, ацидофильную пасту), которые трудно консервировать с помощью тепловой сушки.

Физико химическиесвойствасухихмолочныхпродуктов,полученных распылительным способом сушки (размер частиц, растворимость и др.), зависят от способа распыления и режимов сушки.

При распылении сгущенного молока в сушильной камере желательно получить однородные по размеру капли. еравномерно распыленное молоко может содержать недосушенные комочки слипшихся частиц, что снижает растворимость порошка.

Способ распыления влияет на размер частиц, количество в продукте свободного жира и заключенного внутри него частиц воздуха. Данные показатели определяют скорость растворения порошка и окисления молочного жира при хранении сухих молочных продуктов.

В сушильной камере смесь высушивается воздухом (при температуре 165–180 °С или 140–170 °С). Нарушение оптимальных температурных режимов сушки (повышение температуры воздуха до 190 °С и выше) приводит к увеличению размера частиц сухого продукта, содержания в них воздуха и свободного жира, снижению растворимости продукта и его стойкости при хранении.

Отрицательно влияет на растворимость продукта длительное тепловое воздействие на распыленные частицы молока в процессе сушки и после нее. Привоздействиивысокихтемпературпроисходятзначительнаяденатурация сывороточных белков и повышение содержания свободного жира. Важным условиемповышениякачествапродукта(помимоуменьшенияпродолжительности сушки) является быстрое его охлаждение после выхода из сушильной камеры до температуры ниже точки плавления (18–23 °С) жира.

На выделение свободного жира и структуру порошка влияют также последующие транспортирование из сушилок, хранение в бункерах и фасование.

Основные физико химические показатели сухих молочных продуктов — содержание влаги, растворимость, относительная скорость растворения, смачиваемость, объемная масса — обусловливаются технологическими режимами производства.

Растворимость продукта, а также смачиваемость и скорость раство­ рения зависят от размеров, формы, внутренней структуры частиц,

221

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Горбатова К.К., Гунькова П.И. Горбатова К.К., Гунькова П.И. — Биохимия молока и молочных продуктов

Раздел I. Теоретическая часть

­количества свободного жира на их поверхности, содержания в порошке воздуха и т. д.

Эти показатели определяются способом сушки. Так, сухое молоко, полученное пленочной сушкой состоит из угловатых пластинок размером 250–470 мкм (рис. 56, а); сухое молоко, изготовленное методом распылительной сушки, — из одиночных частиц средним размером 20–50 мкм (рис. 56, б). ЗЦМ, полученный способом распылительной сушки, имеет средний размер частиц 30–40 мкм. Некоторая часть частиц может быть объединена между собой в группы — небольшие агломераты размером до 250 мкм. Мелкие частицы (диаметром менее 5–10 мкм), как правило, сплошные; крупные (более 50 мкм) — полые, имеющие одну или несколько внутренних пустот (вакуолей), в которые включен воздух (рис. 57). Быстрорастворимое сухое молоко содержит в основном агломераты размером от 250 до 450 мкм, которые обусловливают получение продукта с капиллярно пористой структурой частиц.

Рис. 56. Микроструктура сухого молока:

а — пленочной сушки; б — распылительной сушки

Частицы сухих молочных продуктов распылительной сушки имеют следующую структуру. Каждая отдельная частица содержит жировые шарики, равномерно распределенные в аморфной лактозе и белке, представляющих собой непрерывную фазу. Свободный жир может находиться на поверхности частицы, в поверхностном слое и во внутренних пустотах. Аморфная лактоза очень гигроскопична, поэтому сухие молочные

Быстрорастворимое сухое молоко обладающее в несколько раз более высокой по сравнениюсобычнымсухиммолокомспособностьюксмачиванию,вырабатываютукрупнением, или агломерацией, сухих частиц с последующим увлажнением, внесением эмульгаторов и досушиванием продукта.

222

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Рис. 57. Микрофотография частиц сухого молока

Горбатова К.К., Гунькова П.И. Горбатова К.К., Гунькова П.И. — Биохимия молока и молочных продуктов

Глава 10. Физико химические процессы при производстве молочных консервов и ЗЦМ

­продукты способны поглощать влагу из воздуха и вызывать его налипание на поверхность оборудования. Происходящая при этом кристаллизация лактозы вызывает образование в частицах трещин и капилляров, что, с одной стороны, улучшает растворимость продукта, так как влага по ним проникает внутрь частиц, а с другой стороны, при хранении продуктов по трещинам на поверхность частиц выходит свободный жир, который ухудшает их смачиваемость. Кроме того, свободныйжирнаповерхностичастиц легко окисляется в присутствии кислородавоздухаивызываетпороки вкуса сухого молока. Содержаниесвободногожиравсухихмолочных продуктах зависит от режимов

гомогенизации, сгущения и сушки. Так, количество свободного жира

вотдельных партиях сухого цельного молока колеблется от 1,5 % и выше,

вЗЦМ — 2—2,5 % и более.

Пороки молочных консервов

Взависимостиотхарактерафизико химическихизмененийсоставных частей молока в процессе изготовления и хранения в продуктах появляются те или иные пороки.

Загустевание относится к основным порокам сгущенного молока с сахаром. появляется во время хранения продукта. В результате самопроизвольного загустевания продукт приобретает излишне вязкую консистенцию становится нестандартным (продукт, хранившийся от 2 до 12 мес, должен иметь вязкость не более 15 Па . с). Реже порок наблюдается при хранении сгущенного стерилизованного молока. Основные причины порока — изменение физико химических свойств белков и нарушение устойчивости коллоидной системы молока. Механизм загустевания сгущенного молока заключается в следующем. Казеиновые мицеллы под воздействием высоких температур и нарушенного солевого равновесия теряют стабильность, взаимодействуют друг с другом и коагулируют (образуя структурную сетку). Процесс агрегирования казеиновых мицелл

223

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Горбатова К.К., Гунькова П.И. Горбатова К.К., Гунькова П.И. — Биохимия молока и молочных продуктов

Раздел I. Теоретическая часть

усиливают денатурированные сывороточные белки, которые выполняют роль сшивающих мостиков между частицами. В сгущенном стерилизованном молоке роль сшивающих мостиков могут выполнять также карбонильные соединения (продукты реакции Майара). Загустевание молочных консервов, по последним данным, может вызвать термостабильная нативная протеиназа молока (плазмин), расщепляющая β казеин молочных смесей.

Возникновение порока зависит от времени года, рационов кормления, периода лактации, болезней животных. Как правило, сгущенное молоко с загустевает весной и в начале лета. Появлению порока способствуют повышенное содержание белков, изменение солевого состава, высокаякислотность молока, нарушение технологических режимов производства молочных консервов (тепловой обработки, гомогенизации и т. п.), а также вторичное обсеменение осмофильной микрофлорой. Порок можно предупредить, применяя высокотемпературную пастеризацию (выше 100 °С), внося соли стабилизаторы и т. д.

«Бомбаж» и плесневение (образование «пуговиц») сгущенного молока

ссахаром вызываются первый порок — попаданием в продукт дрожжей, второй — развитием плесневых грибов рода Catenularia, например шоколадно коричневой плесени.

Комковатая и хлопьевидная консистенция сгущенного молока с сахаром

характеризуется наличием мелких хлопьев и комочков казеина, образующихся при частичной коагуляции белка. Появляется в продукте, выра­ ботанном из молока повышенной кислотности (например, из молока

спримесью молозива и т. д.).

Мучнистая и песчанистая консистенция сгущенных молочных консервов

вызывается нарушением процесса кристаллизации лактозы в сгущенном молоке с сахаром. Допускаемые размеры кристаллов лактозы в продукте составляют не более 15 мкм. Медленное нерегулируемое охлаждение продукта может привести к образованию кристаллов размером 16–20 мкм или более (см. табл. 34) и, как следствие, появлению порока. Необходимо строго соблюдать режимы охлаждения сгущенного молока с сахаром.

Пониженная растворимость сухих молочных продуктов наблюдается при сильной денатурации сывороточных белков в процессе сушки. Порок также возникает при хранении продукта с увеличенным содержанием свободного жира, который переходит на поверхность сухих частиц и снижает смачиваемость. Выделению свободного жира способствует повышенное содержание влаги в продукте (более 7 %). Влага вызывает кристаллизацию лактозы с одновременной дестабилизацией жира. Повышенная влажность сухих молочных продуктов, а также хранение в негерметической упаковке приводят к уменьшению растворимости счет денатурации белков

224

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Горбатова К.К., Гунькова П.И. Горбатова К.К., Гунькова П.И. — Биохимия молока и молочных продуктов

Глава 10. Физико химические процессы при производстве молочных консервов и ЗЦМ

иобразования плохо растворимых меланоидинов. Белки денатурируют при наличии в продуктах свободной влаги (связанная влага не изменяет коллоидных свойств белка). В связи с этим содержание влаги в сухом молоке не должно превышать 4–5 %.

Потемнениемолочныхконсервов возникает при образовании большого количества меланоидинов в результате реакции между аминогруппами белков и альдегидной группой лактозы и глюкозы. Порок образуется в результате длительного хранения сгущенного молока с сахаром при высотемпературе (35–40 °С) и сухих молочных продуктов в негерметичной таре (в условиях повышенной влажности). В сгущенном молоке с сахаром изменяется цвет, появляется сильный привкус карамели, повышается кислотность, возрастает вязкость. Образование меланоидинов в сухом молоке сопровождается потемнением продукта, появлением неприятных

специфических привкуса и запаха и понижением растворимости. Реакции меланоидинообразования в сгущенном молоке с сахаром

способствует инвертный сахар. Поэтому необходимо принимать меры к устранению причин, вызывающих инверсию сахарозы. Предохранение продукта от потемнения достигается путем снижения количества сахарозы, увеличения содержания СОМО, внесения в сгущенное молоко аскор­ биновой кислоты и других добавок. Для предупреждения потемнения сухого молока необходимо соблюдать требования по содержанию влаги (3–4 %) и герметичности упаковки.

Потемнениесгущенногостерилизованногомолокавозникаетврезуль­ тате длительного воздействия высоких температур при стерилизации. Пороку способствуют увеличение содержания сухих веществ, повышенная кислотность сырья, некоторые соли стабилизаторы, наличие меди

ижелеза.

Прогорклый вкус обусловлен гидролизом жира под действием оставшейся после пастеризации липазы. Встречается в сухих молочных продуктах распылительной сушки и в сгущенном молоке с сахаром низкой вязкости. В сгущенном молоке с сахаром фермент действует на отстоявшийся слой жира. Для предупреждения порока молоко следует пастеризовать при температуре выше и вырабатывать сгущенное молоко с сахаром вязкостью не ниже 3,0 . Вязкость продукта можно повысить, увеличивая содержание СОМО или осуществляя гомогенизацию молока при давлении 2–2,5 МПа после сгущения.

Салистый и другие (рыбный, металлический и др.) привкусы возникают при хранении сухих молочных продуктов и ЗЦМ. При порче в первую очередь окисляется свободный жир, находящийся на поверхности частиц сухих продуктов. Появлению салистого и других привкусов способствует наличие в сухом молоке 9–16 % и более дестабилизированного жира.

225

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Горбатова К.К., Гунькова П.И. Горбатова К.К., Гунькова П.И. — Биохимия молока и молочных продуктов

Раздел I. Теоретическая часть

Порок возникает в результате окисления ненасыщенных жирных кислот под действием кислорода воздуха. Окисление ускоряют воздействие света, наличие солей меди и железа, повышение температуры хранения и влажности воздуха.

Для повышения хранимоспособности сгущенных молочных консервов рекомендуется введение в продукт консервантов — сорбиновой и лимонной кислот (0,05 %) и цитрата натрия (0,015–0,020 %). Известно, что сорбиновая кислота (и ее соли) задерживает развитие плесневых грибов рода Catenularia и угнетающе действует на дрожжи и осмофильные микрококки.

Устойчивость сухих молочных продуктов к окислению увеличивается при добавлении антиокислителей жира: при производстве сухого молока — аскорбиновой кислоты, дигидрокверцетина и додецилгаллата; при производстве ЗЦМ — бутилокситолуола и сантохина.

Контрольныевопросыизадания.1. Какие методы консервирования используют при производстве молочных консервов? 2. От каких факторов зависит устойчивость белков при сгущении молока? 3. Как влияют режимы пастеризации на вязкость сгущенного молока с сахаром? 4. Как изменяется жировая фаза при сгущении молока с сахаром? 5. Для чего необходимо быстро охлаждать сгущенное молоко с сахаром? 6. Чтомыпонимаемподтермоустойчивостьюмолокаикакееопределяют?7. Какие процессыпроисходятпривыработкесгущенногостерилизованногомолока?8. Расскажите об изменении жира в процессе сушки молока. 9. Опишите структуру частиц сухого молока, полученного методом распылительной сушки. 10. Каковы причины загустевания сгущенного молока с сахаром и меры его предупреждения? 11. Почему можетменятьсяцветмолочныхконсервов?12. Можнолиизбежатьсалистоговкуса сухого молока?

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]