Технология пастеризованного молока
Пастеризованное молоко вырабатывают из нормализованной по содержанию жира и сухих обезжиренных веществ смеси, прошедшей обязательную тепловую обработку с последующим охлаждением.
Технологический процесс производства всех видов пастеризованного молока состоит из следующих операций: приемка сырья, нормализация сырья, очистка нормализованного молока, фасовывание, упаковывание, маркирование готового продукта , хранение готового продукта. Рассмотрим лишь несколько самых главных этапов.
Приемка сырья . Для производства пастеризованного молока с массовой долей жира 2,5 и 3,2% используют цельное молоко по качеству не ниже второго сорта, обезжиренное молоко кислотностью не более 19° Т, плотность не менее 1030 кг/м3 и сливки с массовой долей жира не более 30% и кислотность плазмы не выше 24 °Т. Для производства пастеризованного молока с массой долей жира 3,5 % используют цельное молоко по качеству не ниже второго сорта, сливки и обезжиренное молоко. Для производства пастеризованного нежирного молока используют обезжиренное молоко или полученное распылительным способом сухое обезжиренное молоко.
Нормализация сырья. Для всех видов пастеризованного молока сырье нормализуют по жиру, массовой доле которого в смеси должна быть на 0,05 % больше, чем в готовом продукте. Процесс ведут в сепаратарах – нормализаторах или путем смешивания.
Очистка, гомогенизация, пастеризация и охлаждение молока. Эти операции выполняются в потоке, на специальных линиях состоящих из пастеризационно-охлодительной установки пластинчастого типа, сепаратора – молокоочистителя и гомогенизатора, имеющих одинаковую производительность.
После нормализации смесь из емкости подается в первую секцию рекуперации молока пастеризационно – охладительной установки, где нагревается до температуры 40 – 45 °С. Подогретое молоко поступает в сепаратор – молокоочиститель, где очищается от механических примесей. Во второй секции рекуперации молоко подогревается до 60 °С, а затем поступает в гомогенизатор. Для улучшения консистенции и вкуса молоко гомогенизируют под давлением 12,5 – 2,5 МПа. Можно применять раздельный режим гомогенизации.
Из гомогенизатора молоко снова поступает в пастеризационно – охладительную установку, где пастеризуется при температуре 76±2 °С с выдержкой 20 с. В секциях водяного и рассольного охлаждения молока охлаждается до температуры 4 – 6 °С и поступает в емкость, в которой оно хранится до фасования. В готовом продукте проверяется качество по органолептическим и физико – химическим показателям. Хранить пастеризованное молоко до фасования допускается не более 6 ч.Далее следует процесс фасовки, упаковки и маркирование продукта.
Белковое молоко.Белковое молоко вырабатывают с массовой долей жира 1 и 2,5% и с повышением массовой долей сухих обезжиренных веществ соответственно не менее 11 и 10,5%. Для производста белкового молока используют тот же самый вид сырья, котороые применяют для выработки пастеризованного молока с массовой долей жира 2,5 и 3,2%.
Смесь для белкового молока нормализуют по содержанию жира и сухих обезжиренных веществ. Составляют нормализованную смесь, как правило, по рецептуре. Для увеличения в смеси содержания сухих обезжиренных вещест используют сухое цельное, сухое обезжиренное или сгущенное обезжиренное молоко. Необходимое количество сухого
Химические показатели характеризуются химическим составом биологического вещества. Как уже упоминалось раньше, молоко – это высокодиссперсионный коллоидный раствор. Размер частиц колеблется в диапазоне 10 -9 – 10 -7 . Степень дисперсности – 10 9- 10 7. Также молоко является полидиссперным коллоидным раствором, дисперсной фазой являются капельки жира и многочисленное количество белков, а дисперсной средой – вода. В молоке содержаться большое количество белков, жиров, углеводов , минеральные вещества, ферменты, гормоны и микроэлементов. Некоторые из основных компонентов молока (казеин и лактоза) ни в каких других природных продуктах не обнаружены.
Белки молока
Общее содержание белков в коровьем молоке колеблется от 2,9 до 4%. В соответствие с номенклатурной схемой Комитета по номенклатуре и методологии молочных белков Американской научной ассоциации молочной промышленности, белки молока делятся на казеины и сывороточные белки.
Таблица 1. Классификация белков молока
| Белок | Содержание от общего количества белков обезжиренного молока, % | Молекулярная масса | Изоэлектричес-кая точка, рН |
| Казеины | 78-85 | - | - |
| a-казеин | 45-55 | 22000-24000 | 4,1 |
| k-казеин | 8-15 | 4,1 | |
| b-казеин | 25-35 | 4,5 | |
| g-казеин | 3-7 | 12000-21000 | 5,8-6,0 |
| Сывороточные белки | 15-22 | - | - |
| a-лактальбумин | 2-5 | 5,1 | |
| b-лактоглобулин | 7-12 | 5,3 | |
| Альбумин сыворотки крови | 0,7-1,3 | 4,7 | |
| Лактоферрин | 0,2-0,8 | - | |
| Иммуноглобулины | 1,9-3,3 | - | - |
| IgG | 1,4-3,3 | 150000-163000 | 5,5-6,8 |
| IgA | 0,2-0,7 | - | |
| IgM | 0,1-0,7 | - | |
| Протеозо-пептоны | 2-6 | 4100-200000 | 3,3-3,7 |
К белкам молока также относят ферменты, гормоны (пролактин, гормон роста, инсулин и др.), и белки оболочек жировых шариков.
Кроме этих основных белков, в молоке присутствует в ничтожных количествах ряд ферментов, белки оболочек жировых шариков и другие специфические белки молока.
Ферменты молока включают более 20 истинных (нативных), а также многочисленные внеклеточные и внутриклеточные ферменты, продуцируемые микрофлорой молока и бактериальных заквасок. Ферменты молока имеют большое практическое значение, как для переработки молока, так и для оценки его санитарного состояния.
Протеин мембраны жировых шариков представлен глобулином, который не является идентичным ни одному из белков молока. На 100 г жировых шариков приходится 0,4-0,8 г белка их оболочек.
Небелковые азотистые соединения
Помимо белковых веществ в молоке содержатся многочисленные азотистые соединения небелкового характера. Они представляют собой промежуточные и конечные продукты азотистого обмена в организме животных и попадают в молоко непосредственно из крови. Важнейшими компонентами фракции небелкового азота молока являются мочевина, пептиды, аминокислоты, креатин и креатинин, аммиак, оротовая, мочевая и гиппуровая кислоты. Их общее количество составляет около 5% всего содержания азота в молоке.
Липиды молока
Молочный жир – одна из наиболее ценных по питательности составных частей молока. Жир в молоке содержится в форме мелких жировых шариков диаметром до 0,1-10 мкм, окруженных липопротеидной мембраной с гидрофильной поверхностью. Содержание жира в молоке колеблется от 2,8 до 5 %.
Главным компонентом молочного жира являются триглицериды (98-99%). Глицериды молока существенным образом отличаются от таковых в жировых депо организма в первую очередь тем, что включают в свой состав большее количество насыщенных низкомолекулярных жирных кислот. Молекулы триглицеридов молока являются разнокислотными, поэтому молочный жир имеет низкую температуру плавления и однородную консистенцию.
К основным насыщенным высокомолекулярным кислотам молочного жира относятся пальмитиновая, стеариновая и миристиновая, а к насыщенным низкомолекулярным – масляная, капроновая, каприловая, каприновая и лауриновая. Большинство из насыщенных жирных кислот содержит четное число атомов углерода (С4-С20). Главный компонент этой группы кислот – пальмитиновая.
В то время как насыщенные жирные кислоты (свыше С8) при комнатной температуре являются твердыми, ненасыщенные – большей частью жидкие. Среди последних основное место занимает олеиновая.
Физико-химические свойства жиров и отдельных фракций триглицеридов характеризуются так называемыми константами или химическими и физическими числами жиров. Определение этих констант помогает контролировать качество молочного жира, его натуральность, регулировать технологические режимы выработки сливочного масла.
К важнейшим химическим константам относятся число омыления, йодное число, число Рейхерта-Мейссля, Поленске, кислотное, перекисное и др.
Число омыления выражается количеством миллиграммов KOH, необходимого для омыления глицеридов и нейтрализации свободных жирных кислот, входящих в состав 1 г жира. Оно характеризует среднюю молекулярную массу смеси жирных кислот жира: чем больше в нем содержится низкомолекулярных кислот, тем оно выше.
Йодное число показывает содержание ненасыщенных жирных кислот в жире. Оно выражается в граммах йода, присоединяющегося к 100 г жира. Йодное число повышается летом и понижается зимой.
Число Рейхерта-Мейссля характеризует содержание в 5 г жира низкомолекулярных жирных кислот (масляной и капроновой), способных растворяться в воде и испаряться при нагревании (находится в прямой зависимости от числа омыления).
Число Поленске характеризует наличие в 5 г жира низкомолекулярных летучих нерастворимых в воде жирных кислот (каприловой, каприновой и частично лауриновой).
К основным химическим константам относятся температура плавления, температура отвердевания и показатель преломления.
Фосфолипиды и цереброзиды. В состав омыляемой липидной фракции молока наряду с простыми липидами входят разнообразные фосфолипиды, продукты их распада и гликолипиды (цереброзиды).
Содержание фосфолипидов и цереброзидов в молоке составляет 0,03-0,05%, из них на долю лецитина приходится 28-40%, кефалина – 29-43%, сфингомиелина – 19-24%, фосфатидилсерина – 10%, фосфатидилинозита и цереброзидов – по 6%.
Стерины и другие неомыляемые липиды. Общее содержание неомыляемых липидов в молоке составляет 0,3-0,55%. Эти вещества сопутствуют молочному жиру и частично входят в состав оболочек жировых шариков.
Желтая окраска молочного жира обусловлена наличием в нем группы веществ, называемых каротиноидами. К ним относятся a, b и g-каротины и спирты – ксантофиллы. Содержание каротинов в молоке колеблется от 0,05 до 0,9 мг/кг, в зависимости от рациона и времени года.
Углеводороды в молоке представлены скваленом – промежуточным продуктом в биосинтезе холестерина.
Углеводы молока
Основным углеводом молока является лактоза. Кроме нее в молоке в небольших количествах обнаруживаются моносахариды, и в следовых количествах – олигосахариды.
Лактоза представляет собой дисахарид (С12H22O11). Под действием фермента лактазы происходит гидролиз лактозы на моносахариды – глюкозу и галактозу. В молоке этот дисахарид очень легко поддается брожению под действием молочнокислых бактерий и в результате превращается в молочную кислоту. Лактоза, наряду с натрием и калием – один из осмотически активных компонентов молока. Осмотическое давление молока такое же, как и крови. Оно поддерживается на определенном уровне благодаря равновесию между концентрацией лактозы и растворимыми минеральными веществами.
Содержание лактозы в молоке довольно постоянно и составляет 4,5 – 5,2%. При маститах содержание лактозы в молоке резко снижается.
В молекулу лактозы, как уже говорилось, входят глюкоза и галактоза. В настоящее время принято считать, что основным предшественником обеих составных частей лактозы является глюкоза, поступающая в молочную железу из крови.
Кристаллическая лактоза практически нерастворима в абсолютном этаноле, серном эфире и других органических растворителях. По сравнению с сахарозой, она в 5 раз менее сладкая и хуже растворима в воде.
Минеральные вещества молока
Минеральные вещества поступают в организм животного и переходят в молоко главным образом из кормов и минеральных добавок. Поэтому их количество в молоке находится в прямой зависимости от рационов кормления, окружающей среды, времени года, а также породы животного и его физиологических особенностей.
Основными минеральными веществами молока (макроэлементами) являются Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S.
Около 22% всего кальция молока прочно связано с казеином (кальций структурообразующий), остальное количество (78%) составляют соли – фосфаты, цитраты. Большая часть этих солей содержится в коллоидном состоянии и небольшая часть (около 30%) – в виде истинного раствора. Между ними устанавливается равновесие. Соотношение этих форм играет важную роль в поддержании определенной степени дисперсности, гидратации белковых частиц, их стабилизации при тепловой обработке и в прохождении сычужного свертывания.
Фосфор содержится в молоке в минеральной и органической формах. Неорганические соединения фосфора составляют 63-66% его общего количества и представлены фосфатами кальция и др. металлов. Органические соединения – это фосфор в составе казеина, фосфолипидов, коферментов, нуклеиновых кислот и др.
Магний в молоке встречается в тех же химических соединениях, что и кальций. В виде истинного раствора находится 65-75% магния.
Соли калия и натрия содержатся в молоке в ионно-молекулярном состоянии в виде хорошо диссоциирующих хлоридов, фосфатов и цитратов.
Таблица 2. Содержание основных минеральных веществ в молоке
| Элемент | Мг/100 мл | % от общего кол-ва | %, содержащийся в растворимой форме |
| Ca | 0,12 | ||
| P | 0,10 | ||
| Mg | 0,01 | ||
| K | 0,15 | ||
| Na | 0,05 | ||
| Cl | 0,11 | ||
| S | - | - | |
| Цитрат | - | - |
Микроэлементами принято считать минеральные вещества, концентрация которых невелика, и измеряется в микрограммах на 1 кг продукта. Количество некоторых микроэлементов в молоке увеличивается при использовании минеральных подкормок, однако многие из них могут попадать в молоко извне с оборудования тары и пр.
Таблица 3. Содержание микроэлементов в молоке, мкг/л
| Микроэлемент | Нормальный рацион | Рацион+минеральная добавка |
| Al | ||
| As | ||
| B | ||
| Br | Возрастает | |
| Cd | Не возрастает | |
| Cr | - | |
| Co | 0,6 | 2,4 |
| Cu | Не возрастает | |
| F | Возрастает | |
| I | ||
| Fe | Не возрастает | |
| Pb | Возрастает | |
| Mn | ||
| Mo | ||
| Ni | Не возрастает | |
| Se (низкий уровень) | Возрастает | |
| Se (высокий уровень) | - | |
| Si | Не возрастает | |
| Ag | - | |
| Sr | - | |
| V | 0,092 | - |
| Zn |
Витамины молока
В молоке обнаружено 17 из 20 известных в настоящее время витаминов: из жирорастворимых – A, D, E, K, а из водорастворимых – B1 – B12, Bc, H, C, n-аминобензойная кислота, инозит. На их содержание оказывают влияние факторы как внутренней, так и внешней среды.
Другие компоненты молока
Помимо перечисленных компонентов молока, в нем содержатся небелковые азотистые соединения, газы, соли, ферменты и пигменты.
Небелковых азотистых соединений (мочевина, креатин, мочевая кислота, пуриновые основания, аммиак, гиппуровая кислота, свободные аминокислоты и пептоны) в молоке около 0,05 – 0,2%.
В 1 л молока содержится около 50-80 мл газов, в том числе углекислого газа 50-70%, кислорода – 5-10%, азота – 20-30%. В молоке содержится также незначительное количество аммиака (0,2*10-3 М). В процессе хранения молока вследствие развития микроорганизмов количество аммиака увеличивается, а кислорода – понижается. Повышенное содержание газов в молоке свидетельствует о его загрязнении газообразующими бактериями.