Технология молока

ТЕХНОЛОГИЯ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Молоко как сырье для молочной промышленности

Классификация и ассортимент молочных продуктов

 

Основными отраслями молочной промышленности являются цельномолочная, сыродельная, маслодельная, молочно-консервная отрасли, производство мороженого, производство детских молочных продуктов.

В общем виде все разнообразие молочных продуктов, выпускаемых перечисленными отраслями, представлено на рис.

 

Молочные продукты

        ______________________________↓____________________________

       ↓                    ↓             ↓              ↓                    ↓                 ↓                       ↓

Цельно-           Сыры     Масло    Молочные   Мороженое  Детские     Продукты

молочные                                     консервы                      молочные безотходных

       ↓                    ↓                             ↓                                 продукты     технологий

                           сычужные                                                                                                   ↓

пастеризованные  кисломолочные    сгущенные                                                                 напитки

стерилизованные  переработанные   стерилизованные                                   белковые продукты

молоко/сливки                                     сгущенные с сахаром                             ЗЦМ и пр.

кисломолочные                                   сухие                                                       

напитки

сметана

творог и творожные изделия

 

Ассортимент молочных продуктов

 

Молоко представляет собой сложную полидисперсную систему. Дисперсные фазы молока (11-15%) находятся в ионно-молекулярном (минеральные соли, лактоза), коллоидном (белки, фосфат кальция) и грубодисперсном (жир) состоянии. Дисперсной средой является вода (85-89%).

В коровьем молоке содержатся вода, молочный жир, фосфолипиды, стерины, азотистые соединения, казеин, сывороточные белки, небелковые соединения, молочный сахар, зола, витамины D, E, B1, C, PP, ферменты.

Молоко – это натуральный, высокопитательный продукт, включающий все вещества, необходимые для поддержания жизни и развития организма в течение длительного времени. Оно содержит все питательные вещества в легкоперевариваемой форме, при этом соотношение питательных веществ в молоке является сбалансированным, т.е. оптимальным для удовлетворения потребности организма в них.

Молоко – продукт нормальной физиологической секреции молочных желез сельскохозяйственных животных, полученный от одного или нескольких животных в период лактации при одном и боле доении, без каких-либо добавлений к этому продукту или извлечений каких-либо веществ из него.

 

Химический состав молока

 

Химический состав молока не является постоянным и зависит от периода лактации животных, породы скота, условий кормления, содержания животных, возраста и др.

Наибольшим изменениям подвергаются количество и состав жира. В период массовых отелов у коров (март-апрель) молоко имеет пониженное содержание жира и белка, а в октябре-ноябре – максимальное.

Белки молока (3,05-3,85% в молоке) неоднородны по составу, содержанию, физико-химическим свойствам и биологической ценности.

В молоке различают две группы белков, имеющих разные свойства: казеин и сывороточные белки. Первая группа при подкислении молока до рН 4,6 при 200С выпадает в осадок, другая при таких же условиях остается в сыворотке.

Казеин содержится в виде кальциевой соли (казеината кальция), относится к сложным белкам фосфопротеинам, придает молоку белый цвет. На долю казеина приходится 78-85% от общего содержания белков в молоке; находится в виде коллоидных частиц или мицелл. Казеин представлен в виде фракций: α-, β-, χ-, γ-казеин. Фракции казеина отличаются молекулярной массой (108), амино-кислотным составом, содержанием остатков фосфорной кислоты, отношением к ионам кальция и сычужному ферменту (казеин свертывается под действием фермента, образуется сгусток → используется для сычужных сыров): α-казеин имеет 8 остатков фосфорной кислоты полипептидной цепи; β-казеин – 5; χ-казеин – 1; γ-казеин остается в сыворотке.

Сывороточные белки (остаются после осаждения казеина) присутствуют в растворенном состоянии; их количество составляет 15-22% (в козьем молоке в 2 раза больше). Фракции: α-лактоальбумин, β-лактоглобулин, иммуноглобулины (эвглобулин и псевдоглобулин). По содержанию незаменимых и серосодержащих аминокислот (лизина, триптофана, треонина, метионина) являются биологически более ценными, чем казеин.

Элементарный состав белков молока: углерод – 52%, водород – 7%, кислород – 23%, азот – 15,5%, сера – 1%, фосфор – 0,8%

Небелковые азотистые соединения представлены в виде: мочевины, аминокислот, пектидов, креатина, аммиака, пуриновых оснований и т.д. Они представляют собой промежуточные  и конечные продукты азотистого обмена в организме животных и попадают в молоко из крови. При избыточном поступлении азотистых веществ увеличивается содержание мочевины. Пептиды и аминокислоты важны для азотистого питания микроорганизмов (молочно-кислых бактерий).

Молочный жир находится в молоке в виде жировых шариков покрытых защитной лецитино-белковой  оболочкой, которая препятствует их слиянию. В 1 мл молока содержится 3 млрд. жировых шариков d=0,5..1,0 мкм. Поверхность каждого жирового шарика молока покрыта мономолекулярным слоем фосфатида, за которым следует защитный слой оболочного белка. Поэтому жир образует в неохлажденном молоке эмульсию, а в охлажденном – дисперсию с  частично отвердевшим жиром (комки) → ухудшается качество молока. Молочный жир имеет приятный вкус и аромат. Молочный жир представлен в основном смешанными триглицеридами (3000). Образованы триглицериды остатками более чем 150 насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, с числом атомов углерода от С4 до С26. Среди насыщенных кислот преобладают: пальмитиновая, стеариновая (60%), миристиновая; среди ненасыщенных – олеиновая (30%); мало: линолевая, линоленовая, архидоновая. Содержание стеариновой и олеиновой кислот повышается летом, а миристиновой и пальмитиновой – зимой. Так же молочный жир содержит низкомолекулярные летучие насыщенные кислоты: масляную, капроновую, каприновую и каприловую. Сопутствуют жиру жироподобные вещества – фосфолипиды и стерины.

Фосфолипиды – это сложные эфиры глицерина, высокомолекулярных жирных кислот и фосфорной кислоты (лецитин и кефалин).

Стерины - это высокомолекулярные циклические спирты (холестерин и эргостерин).

Углеводы молока представлены молочным сахаром (лактоза) – дисахаридом, состоящим из молекул глюкозы и галактозы, а так же простыми сахарами (глюкоза, галактоза), фосфорными эфирами глюкозы, галактозы, фруктозы. Молочный сахар находится в молоке в растворимом виде в α- и β-формах. Обе формы могут переходить из одной в другую. Молочный сахар примерно в 5 раз менее сладкий, чем сахароза, но хорошо усваивается организмом. При нагревании до 950С цвет молока меняется от желтоватого до бурого из-за образования меланоидов, имеющих темную окраску, в результате реакции углеводов молока с белками и некоторыми свободными аминокислотами.

Минеральные вещества представлены в молоке солями органических и неорганических кислот. Преобладают соли кальции и фосфора, а так же Mg, Na, K, Fe, Cu, Co, I2, Cl2, S, Mn, Zn – в виде ионов.

Макроэлементы – это катионы Na, K, Ca, Mg.

Микроэлементы – это мин. вещества, концентрация которых измеряется в микрограммах на 1 кг продукта. Относят: Fe, Cu, Si, Se, Sn, Cr, Pb, W - связаны с белками и оболочками жировых шариков, входят в состав витаминов. Их содержание зависит от кормления, периода лактации и состояния здоровья животного.

Ферменты образуются в клетках молочной железы и переходят в молоко во время секреции. В молоке содержатся ферменты классов:

- оксиредуктазы (редуктаза, пероксидаза, каталаза);

- гидролазы (фосфотаза, липазы), амилаза, лактоза.

Витамины в молоке содержатся в виде жирорастворимых (A, D, E, K) и водорастворимых (группы В и аскорбиновая кислота). Их содержание зависит от породы животных, периода лактации, кормового рациона.

Молоко содержит в незначительном количестве гормоны: тироксин, пролоктин, адреналин, инсулин; и газы: углекислый газ, кислород, азот, аммиак.

 

Физико-химические свойства молока

 

К физико-химическим свойствам молока относятся: плотность, вязкость, поверхностное натяжение, осмотическое давление, температура кипения и замерзания, электропроводность, теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, кислотность.

 

Химические свойства молока характеризуются титруемой и активной кислотностью.

Титруемую кислотность выражают в условных единицах – градусах Тернера (ºТ). Под градусом Тернера понимают количество мл 0,1н раствора едкого Na (K), которое расходуется на нейтрализацию (титрование) 10 мл молока. Кислотность молока = 16-18 ºТ. На величину титруемой кислотности влияют порода животных, рацион кормления, состояние здоровья, стадии лактации, корма. Повышенная кислотность образуется в результате кормления кислыми лесными травами, а заболевания уменьшают кислотность.

Активная кислотность характеризуется концентрацией свободных ионов водорода и выражается в рН (рН =6,5..6,8).

Между титруемой и активной кислотностью молока нет точного соответствия, это объясняется его буферными свойствами. Титруемая кислотность отличается от активной тем, что она учитывает не только свободные ионы Н+, но и те, которые переходят в активное состояние в процессе титрования молока щелочью. Обусловлена содержанием в нем белков, кислых солей, газов, фосфатов, цитратов, но рН изменяется мало.

 

Технологические свойства молока

 

- это такие физико-химические  показатели, которые позволяют вырабатывать  разнообразные молочные продукты  высокого качества.

 

1) Термостойкость – характеризует пригодность молока к высокотемпературной обработке. Зависит от:

• Кислотности;
• Солевого баланса (повышение кислотности молока из-за молочно-кислых бактерий снижает его термостойкость);
• Равновесия между катионами (кальций, магний) и анионами (цитраты, фосфаты). Излишек тех или иных нарушает солевое равновесие молока и может привести к коагуляции белков.

2) Сычужная свертываемость  – способность образовывать сгустки под действием сычужного фермента; определяет его пригодность для производства сыра. Продолжительность образования сычужного сгустка и его плотность зависят от:

• рН;
• концентрации ионов кальция и казеина в молоке.

При снижении  рН коагуляция молока ускоряется, а плотность сгустка возрастает, это из-за увеличения активности сычужного фермента.

 

Показатели качества молока:

• низкое количество соматических клеток;
• отсутствие антибиотиков, пестицидов, тяжелых металлов.

Их наличие приводит к нарушению процессов переработки молока, появляются пороки готовой продукции.

 

Первичная обработка молока

Включает:

• очистка от механических примесей;
• охлаждение (при необходимости тепловая обработка);
• хранение при низкой температуре;
• транспортирование на молочные заводы.

Если молоко поставляют в магазин, детские учреждения, то они сами осуществляют переработку молока. При этом его очищают на центробежных очистителях, нормализуют по жиру, пастеризуют, охлаждают, разливают во фляги или бутылки.

 

Очистка молока

Наиболее распространенный способ очистки от механических примесей и микроорганизмов – фильтрование. Для него необходимо иметь цедилки и фильтры. Для фильтров используют вату, марлю, фланель, металлическую сетку и синтетические материалы. Фильтры изготавливают в виде тонких дисков с гладкой или «вафельной» поверхностью. Ватные диски пригодны на 40 л молока. Недостаток – медленно пропускают молоко → увеличиваются затраты времени. Марля (на фермах) быстро изнашивается, загрязняется и не обеспечивает высокой степени очистки молока. Синтетические ткани (в производственных условиях) применяют на основе полиамидных (энант), карбоцидных (полиэтилен) и полиэфирных (лавсан) волокон. Лавсан обеспечивает высокую скорость фильтрования  и превосходит марлю по очищению молока. Лавсановые фильтры легко моются и стерилизуются. Один метр лавсана заменяет 30-40 м марли.

Фильтрование молока даже с использованием самых совершенных фильтрующих материалов не обеспечивает полного очищения молока от примесей. Более совершенными являются центробежные молокоочистители – это сепаратор со сменным барабаном и системой для отвода осадка. Барабан имеет увеличенное грязевое (отверстие) пространство и в нем отсутствует распределительная тарелка (скорость вращения 6000-8000 об/мин). Под действием центробежной силы молоко очищается от механических примесей, слизи, сгустков, сомотических клеток; одновременно удаляется значительная часть микроорганизмов. Оптимальная температура молока для центробежной очистки 35-45ºС.