Технология молока

Технология молочных консервов

Виды молочных консервов и применяемое сырье

Молочные консервы - это продукты, полученные концентрированием молочного сырья без разделения сухого вещества сырья на составные части. В процессе концентрирования удаляется только влага. Отличительной особенностью технологии продуктов консервирования является обработка молочного сырья при возможно полном сохранении в обратимом состоянии.

В зависимости от принципа консервирования и способа концентрирования ассортимент молочных консервов систематизирован следующим образом (табл. 4).

Таблица 4

Ассортимент молочных консервов

 

Принцип консервирования	Способ концентрирования	Молочные консервы
Абиоз	Тепловая стерилизация	Сгущенное стерилизованное молоко, концентрированное стерилизованное молоко, сгущенное стерилизованное молоко с добавками и др.
Анабиоз (осмоанабиоз)	Сгущение	Сгущенное цельное и обезжиренное молоко, сгущенная сыворотка и пахта, сгущенное цельное молоко с сахаром, сгущенные сливки с сахаром и др.
Анабиоз (ксероанабиоз)	Сушка	Сухое цельное молоко и сливки различной жирности, сухое обезжиренное молоко, сухая сыворотка и пахта, сухие детские продукты, сухие многокомпонентные смеси и др.

 

В зависимости от вида продукта используют следующие виды молочного сырья: цельное и обезжиренное молоко, пахту, сливки, сыворотку, их смеси. В качестве консервирующего средства или вкусового наполнителя применяют сахарозу (сахар-песок). В целях обогащения продуктов вкусовыми наполнителями, повышения пищевой ценности и защитных факторов используют: какао-порошок, кофе, цикорий, муку, толокно, лактозу, набор витаминов, растительные масла и др.

Качество сырья и вспомогательных материалов должно соответствовать требованиям стандартов. Молоко для консервирования не должно иметь пороков вкуса и запаха, должно обладать высокой термоустойчивостью, которая зависит от титруемой кислотности, рН и солевого равновесия. Требования к титруемой кислотности исходного молока зависят от вида вырабатываемого продукта: для концентрированного стерилизованного молока - 16-18 °Т, для сгущенного стерилизованного молока - 19 °Т, для других видов молочных консервов - 20 °Т. Кроме того, молоко нормируется по чистоте и микробиологическим показателям.

 

Теоретические основы консервирования

 

Консервирование молочного сырья основано на абиозе (отсутствие жизни) и анабиозе (подавление жизни). Принцип абиоза основан на тепловой стерилизации молока. В дополнение к тепловой стерилизации допускается использование сорбиновой кислоты и ее солей, которые безвредны для человека и оказывают сильное бактерицидное действие на дрожжи и плесени.

Из способов обработки, основанных на анабиозе, для консервирования молочного сырья применяют замораживание воды, снижение активности и доступности воды и сушку продукта.

Торможение биохимических процессов замораживанием и хранение пищевых продуктов в замороженном состоянии основано на изменении фазового состояния воды. В замороженном состоянии вода не доступна для микроорганизмов.

Эффективная концентрация воды для жизнедеятельности микроорганизмов характеризуется показателем активности воды (αв).

                                                  αв = Р / Р0,                                                      (1)

 

где Р - давление пара растворителя, Па;

Р0 - давление водяного пара, Па.

Например, αв = 0,85, следовательно, продукт находится в состоянии равновесия с относительной влажностью воздуха 85 %. Влажность продукта при этом составляет 15 %. Оптимальное значение αв для жизнедеятельности бактерий 0,95-0,99, для дрожжей и плесеней 0,65-0,88.

Показатель αв в молоке можно снизить сгущением, растворением различных веществ или одновременно и тем, и другим. При этом повышается осмотическое давление. Активность воды (αв) и осмотическое давление (Росм) связаны уравнением:

                               Росм = (R · T / V) · ln αв,                                           (2)

 

где R - универсальная газовая постоянная;

Т - абсолютная температура;

V - молярный объем растворителя.

 

Активность воды отражает внутреннее состояние продукта, осмотическое давление характеризует взаимодействие продукта с внешней средой. При производстве сгущенных молочных консервов для регулирования показателей αв и Росм одновременно со сгущением добавляют сахар-песок. Сахароза обладает высокой растворимостью и не вступает в реакцию с составными частями молока (в частности, в реакцию меланоидинообразования).

Принцип ксероанабиоза основан на обезвоживании молока и молочного сырья в производстве сухих молочных продуктов. Суть принципа - удаление из консервируемого сырья всей свободной влаги, вследствие чего жизнедеятельность микроорганизмов подавляется. Связанная вода сохраняется, она не доступна для микроорганизмов и, кроме того, необходима для сохранения обратимости составных частей сухого вещества молока при восстановлении.

 

Общая схема производства молочных консервов

 

Общая схема производства молочных консервов в векторном виде приведена на рис.

 

 

 

Оценка качества молока

↓

Учет массы молочного сырья

↓

Очистка молока

↓

Охлаждение

↓

Резервирование сырья

↓

Расчет компонентов и составление нормализованных смесей

↓

Тепловая обработка нормализованной смеси

↓

Сгущение

↓

Сушка

(при производстве сухих молочных  консервов)

↓

Охлаждение готового продукта

↓

Фасование

 

. Общая векторная схема производства  молочных консервов

 

При оценке качества молока определяют массовые доли сухого молочного остатка (СМО), сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО), жира (Ж), титруемую кислотность, группу чистоты, класс микробиологической загрязненности, группу термоустойчивости по алкогольной пробе, отношение массовой доли жира к массовой доле сухого обезжиренного сухого остатка (Ж/СОМО).

Учет массы. Принятое после оценки качества молоко формируют партиями, массы которых зависят от способа регулирования отношения Ж/СОМО в нем, способа и техники выпаривания. При периодическом способе производства партии формируют в соответствии с варкой; при непрерывно-поточном - партия молока может быть любой по массе, но точно известной в зависимости от вместимости емкостей хранения.

Очистка. Очищают молоко при помощи саморазгружающихся сепараторов-молокоочистителей при температуре 5-10 °С, частота вращения барабана составляет 133 с-1. При этом выделяется 20-50 % микроорганизмов вместе с примесями. Более эффективное выделение микроорганизмов из молока достигается в сепараторах-бактериоотделителях (частота вращения барабана 250-300 с-1). Вместе с механическими примесями и микроорганизмами выделяются денатурированные предварительным нагреванием сывороточные белки, что повышает термоустойчивость молока. Однако этот способ энергоемкий, наблюдаются потери сухих веществ молока до 0,18 %. При необходимости гомогенизации применяют сепараторы-диспергаторы, обеспечивающие диспергирование жировых шариков вместе с выделением из молока примесей и микроорганизмов. Этот способ менее энергоемкий и позволяет перейти на технологию с меньшим количеством технологических операций.

Охлаждение. В случае, когда срок хранения молока составляет не более 12 час, его охлаждают до температуры 4-8 °С. Если срок резервирования молока увеличивается до 2-3 сут, то молоко подвергают предварительной тепловой обработке при температуре 60-63 °С в течение 15 сек, затем очищают на сепараторах-молокоочистителях при 30-40 °С и охлаждают до 4-8 °С. Физико-химические показатели молока не изменяются. Такой способ обработки желательно осуществлять уже на фермах.

Цель стадии резервирования - это организация производства определенного вида продукта и регулирование его состава. В процессе резервирования молоко периодически перемешивают и проверяют температуру и кислотность.

Расчет компонентов и составление нормализованных смесей. Согласно нормативным значениям показателей Жпр и СОМОпр для вырабатываемых молочных консервов соотношение Жпр/СОМОпр колеблется в пределах 0,159-3,3. Исходя из сущности концентрирования, для получения в каждом продукте заданного соотношения Жпр/СОМОпр необходимо обеспечить его в исходном сырье, т.е. Жисх/СОМОисх = Жпр/СОМОпр. Сущность составления нормализованных смесей заключается в изменении фактического соотношения Жм/СОМОм в цельном молоке до заданного в продукте Жпр/СОМОпр.

Первоначально расчетным методом определяют состав нормализованной смеси. Затем готовят смесь либо путем смешивания цельного молока большими партиями или в потоке с соответствующим молочным компонентом, либо путем смешивания обезжиренного молока и сливок, полученных при сепарировании конкретной партии цельного молока в требуемых соотношениях. Составление нормализованных смесей зависит от способа выпаривания. При периодическом способе выпаривания смешивание цельного молока с соответствующим компонентом проводится или в емкостях до подачи смеси на тепловую обработку, или в процессе тепловой обработки и выпаривания. При непрерывно-поточном способе - нормализованная смесь обрабатывается в потоке, поэтому ее составляют до тепловой обработки и выпаривания.

Определение количества требуемой массы наполнителей и добавок проводят расчетным методом на основе специальных формул.

Тепловая обработка нормализованной смеси. Цель этой стадии - уничтожение микроорганизмов и инактивация ферментов при возможно полном сохранении исходных свойств и биологической ценности молочного сырья. Применяют следующие режимы: первый режим - смесь нагревают до температуры 90-95 °С (без выдержки при этой температуре); второй - смесь нагревают до температуры 105-109 °С (без выдержки); третий режим происходит в две ступени - сначала смесь нагревают до температуры 85-87 °С, затем до температуры 120-130 °С (без выдержки). Выбор режима термообработки зависит от вида продукта, техники, способа тепловой обработки и сгущения, а также состава молока.

Сгущение. Суть стадии сгущения состоит в частичном удалении свободной воды при условии сохранения системы в текучем состоянии при заданной температуре. Существуют следующие способы удаления воды: криоконцентрирование, молекулярная фильтрация и выпаривание.

Криоконцентрирование - это удаление воды в замороженном виде. При этом массовая доля сухих веществ повышается до 30-40 %. Составные части молока изменяются незначительно.

Молекулярная фильтрация основана на удалении воды при помощи обратного осмоса через мембраны с диаметром пор 1-3 нм под давлением не более 5 МПа. Массовая доля сухих веществ цельного молока повышается до 18 %, обезжиренного молока и сыворотки - до 30-35 %. Этот способ обеспечивает высокое качество продукта.

Выпаривание основано на парообразовании при температуре 45-83 °С в разреженном пространстве. В молочной промышленности применяют пленочные и циркуляционные вакуум-выпарные установки (ВВУ), которые состоят из одного или нескольких корпусов (ступеней). Более экономичными и выгодными по технологическим показателям являются многокорпусные ВВУ, где по мере перехода сгущаемого сырья из одного корпуса в другой массовая доля сухих веществ повышается, а температура выпаривания снижается. Этим обеспечивается наиболее полное сохранение исходных свойств молока. Пример температурного режима трехкорпусной ВВУ:

 

→ → →

 

В промышленности применяют циркуляционные и пленочные ВВУ. В циркуляционных установках выпаривание осуществляется из объема сгущаемого сырья, сгущенный продукт выпускают циклами (варками). Аппарат заполняют сырьем до рабочей вместимости, равной примерно 0,6 от объема испаряемой влаги в час. Продолжительность цикла колеблется от 10 до 20 час. В пленочных ВВУ поступление сырья и выход продукта происходят в потоке. Выпариваемое сырье нагревается при нисходящем или восходящем движении его по поверхности нагрева пленкой толщиной 2-10 мм, при этом продолжительность теплового воздействия составляет 3-15 мин.

Изменение свойств молока зависит от кратности сгущения. Кратность сгущения (n) показывает, во сколько раз увеличилась массовая доля всего сухого вещества и любой составной ее части и соответственно уменьшилась масса исходного сырья. При n < 2 вкус, цвет, запах молока существенно не изменяются; при n > 2 сгущенное молоко приобретает солено-сладкий вкус и слабо-кремовую окраску. Эти изменения обратимы и на текучесть продукта не влияют.

Сушка. Суть стадии заключается в удалении свободной влаги при обязательном соблюдении следующих условий: