Физико-химические процессы, протекающие при выработке сгущенного стерилизованного молока

 

Технологическая схема стерилизованного сгущенного молока:

1. Приемка и подготовка сырья

.   Очистка и охлаждение молока

.   Нормализация исходной смеси

.   Пастеризация

.   Сгущение

.   Гомогенизация

.   Внесение солей стабилизаторов

.   Фасовка и упаковка

.   Стерилизация молочных консервов

.   Хранение и реализация

Подобранное по качеству и очищенное молоко нормализуют по массовой доле жира и СОМО.

Нормализация осуществляется для получения в молочных консервах необходимого соотношения между составными частями сухого вещества. При этом соотношение массовых долей двух любых составных частей сухого вещества в нормализованной смеси и готовом продукте должны быть одинаковыми.

Нормализованную смесь перед пастеризацией обязательно проверяют на термоустойчивость, так как при производстве стерилизованных консервов молоко подвергается воздействию высоких температур и при низкой термоустойчивости может происходить свертывание, загустевание и образование хлопьев в готовом продукте. Термоустойчивость молока в значительной степени зависит от его химического состава и, особенно, от равновесия солевого состава.

Повышение термоустойчивости молока достигается внесением солей - стабилизаторов. Их добавляют в пастеризованную смесь или сгущенное молоко.

Способствует повышению термоустойчивости и режим пастеризации перед сгущением, обеспечивающий наиболее полную денатурацию сывороточных белков. В зависимости от применяемого оборудования молоко пастеризуют при следующих режимах: нагревают в потоке при температуре 88±2⁰С, затем при температуре 125±5⁰С с выдержкой 30 секунд с последующим снижением температуры до 86±2⁰С путем само испарения в вакуумной камере или последовательно нагревают в четырех подогревателях вакуум - выпарной установки до температуры 88±5⁰С, затем в высокотемпературном подогревателе до температуры 120±5⁰С с последующим снижением температуры до 105 ⁰С в вакуумной камере.

В пленочных мнрогокорпусных вакуум - выпарных установках непрерывного действия молоко сгущают в стандартном режиме: температура кипения молока не должна превышать в первом корпусе 78⁰С, во втором корпусе 66⁰С, в третьем 56⁰С. Окончание процесса сгущения контролируют по достижению стандартной плотности и массовой доли сухих веществ в продукте.

В зависимости от типа применяемой вакуум - выпарной установки молоко сгущается до массовой доли сухих веществ 25…28 %.

Сгущение молока заканчивают после достижения плотности 1061…1063 кг/м³ (при 20⁰С) при производстве сгущенного стерилизованного молока и 1066…1068кг/ м³ при производстве концентрированного молока.

Сгущенное молоко гомогенизируют на двухступенчатых гомогенизаторах при температуре 74±2⁰С и общем давлении 18±1,0 МПа. Целесообразность применения двухступенчатого гомогенизатора обусловлено необходимостью постепенного повышения давления, так как гомогенизация при высоком давлении снижает термоустойчивость молока. После гомогенизации молоко охлаждают до температуры 4±2⁰С. В охлажденное сгущенное молоко вносят соли - стабилизаторы для восстановления, нарушенного при пастеризации и сгущении баланса солей.

Для повышения термоустойчивости молока применяют смеси солей, состоящие из цитратов и гидрофосфата калия и натрия, взятых в соотношении, аналогичном соотношении этих солей в натуральном молоке.

При внесении солей - стабилизаторов в пастеризованное молоко общая продолжительность взаимодействия молока с солями составляет 6 часов. Вязкость продукта в этом случае идентична вязкости, полученной при выдерживании сгущенного молока с солями - стабилизаторами в течении 6…7 часов до стерилизации.

Стерилизация сгущенных консервов может осуществляться двумя способами: в потоке перед розливом и в таре после розлива.

Для выработки сгущенных стерилизованных консервов в нашей стране широко используют стерилизацию в таре.

Режим стерилизации устанавливают в соответствие с формулой стерилизации, представляющей собой следующую условную запись теплового режима аппарата, в котором осуществляется стерилизация:

 

 

где Т1, Т2, Т3 - продолжительность соответственно подогревания, стерилизации, охлаждения, мин; t - температура стерилизации, ⁰С.

Сгущенное молоко, выдержавшее пробную стерилизацию, разливают в предварительно вымытые и пропаренные металлические банки. Наполненные и упакованные банки проверяют на герметичность и направляют на стерилизацию. Для стерилизации продукта в таре используют стерилизаторы непрерывного действия гидростатического или роторного типа, а также стерилизаторы периодического действия. В стерилизаторах гидростатического типа банки со сгущенным или концентрированным молоком стерилизуют при температуре 116…117⁰С с выдержкой 14…17 минут. Температура охлаждения стерилизованных консервов должна составлять 20…40⁰С. Готовые продукты хранят при температуре от 0 до 10⁰С и относительной влажности воздуха не выше 85% в течении не более 12 месяцев со дня выработки [Крусь].

 

Хрящевая ткань

 

Хрящевая ткань является одним из компонентов скелета. Она состоит из сильно развитого межклеточного (основного) плотного вещества, в котором встречаются клетки, волокна, капельки жира и глыбки гликогена.

В зависимости от выполняемых прижизненных функций хрящи имеют различное строение. Различают хрящи гиалиновый (стекловидный), волокнистый (соединительнотканный) и эластический.

Гиалиновый хрящ (трахея, суставные поверхности костей) - полупрозрачное вещество молочно-белого цвета.

В составе эластического хряща (ушная раковина) много эластиновых волокон, а в волокнистом хряще (встречается в месте перехода сухожилий в гиалиновый хрящ) содержатся пучки коллагеновых волокон.

В хрящевой ткани воды больше, а минеральных веществ меньше, чем в костной ткани, что видно из приведенных ниже данных.

Вода 40-70 %

Минеральные вещества 2-10 %

Белки 17-20 %

Жиры 3-5 %

Гликоген и мукополисахариды 1 %

Пищевая ценность хрящевой ткани определяется, прежде всего, содержанием белка (коллаген, эластин, и др.). Находясь в составе мяса, хрящевая ткань снижает его пищевую ценность.

Хрящевая ткань используется в пищевых целях как часть мяса, для выработки клея, желатина, кормовой муки.

Высокое содержание в хрящевой ткани мукополисахаридов и мукопротеидов не позволяет получать из нее желатин и клей высокого качества [Перкель].

 

Определение жира в сыре

 

Кислотный метод. Сыры (сычужные и плавленые) и сырные продукты

Условия проведения измерений соответствуют требованиям табл. 1.

 

Таблица 1

Наименование продукта	Тип жиромера	Объем, масса образца для анализа	Объем добавленной воды, см3	Плотность серной кислоты, кг/м3	Объем серной кислоты, см3	Сходимость, % массовой доли жира, не более
Сыры сычужные, плавленые и сырные продукты	1-6; 1-7	1,50 г	-	От 1500 до 1550	19	0,7

 

В два жиромера отвешивают по 1,50 г сыра с отсчетом до 0,005 г, затем приливают дозатором по 10 см³ серной кислоты, доливают по (9±1) см³ так, чтобы уровень жидкости был от 4 до 6 мм ниже основания горловины жиромера. Дозатором добавляют в жиромеры по 1 см³ изоамилового спирта. Жиромеры закрывают пробками и помещают в водяную баню при температуре (65±2) °С. Жиромеры выдерживают в водяной бане при частом встряхивании до полного растворения белка в течение (60±10) мин.

В случае неполного растворения белка в течение указанного времени допускается при повторном определении устанавливать температуру водяной бани (73±3) °С. Отсчет показаний жиромера при этом проводят после пятиминутной выдержки жиромеров в водяной бане при температуре (65±2) °С.

Жиромеры погружают пробками вниз на 5 мин в водяную баню при температуре (65±2) °С, при этом уровень воды в бане должен быть несколько выше уровня жира в жиромере.

Жиромеры вынимают по одному из водяной бани и быстро производят отсчет жира. При отсчете жиромер держат вертикально, граница жира должна находиться на уровне глаз. Движением пробки устанавливают нижнюю границу столбика жира на нулевом или целом делении шкалы жиромера. От него отсчитывают число делений до нижней точки мениска столбика жира с точностью до наименьшего деления шкалы жиромера.

Граница раздела жира и кислоты должна быть резкой, а столбик жира прозрачным. При наличии "кольца" (пробки) буроватого или темно-желтого цвета, различных примесей в столбике жира или размытой нижней границы измерение проводят повторно.

Обработка результатов

За результат измерений принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных наблюдений, расхождение между которыми (сходимость) не превышает значений, указанных в табл.1.

Показания жиромера при измерениях в молоке, в т.ч. нежирном; кисломолочных продуктах, в т.ч. сметане, твороге; сливках (с массовой долей жира не более 40%), сливочном мороженом, пломбире, пахте и сыворотке соответствуют массовой доле жира в этих продуктах в процентах.

Массовую долю жира в сыре и сырном продукте в пересчете на сухое вещество Х₁, %, вычисляют по формуле

 

,

 

где В - массовая доля влаги в сыре и сырном продукте, определенная в соответствии с ГОСТ 3626, %;

- коэффициент пересчета массовой доли жира на 100 г продукта.

Экстракционный метод определения массовой доли жира в сычужных и плавленых сырах и сырных продуктах

Метод применяется при возникновении разногласий в оценке качества продукта.

Сущность метода заключается в обработке сыра соляной кислотой, добавлении спирта и последующей экстракции жира из кислотно-спиртовой смеси диэтиловым и петролейным эфирами, выпаривании растворителей и взвешивании остатка (принцип Шмидта-Бондзински-Рацлава).

Аппаратура, материалы и реактивы

Весы лабораторные рычажные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г по ГОСТ 24104 <http://docs.cntd.ru/document/1200007578>.

Термометры ртутные стеклянные с диапазоном измерения от 0 до 100 °С с ценой деления 1 °С по ГОСТ 28498 <http://docs.cntd.ru/document/1200006121>.

Центрифуга по нормативно-технической документации, обеспечивающая центробежное ускорение от 700 до 900 м/с^-1.

Шкаф сушильный лабораторный, обеспечивающий регулирование температуры (102±2) °С, хорошо вентилируемый, или шкаф вакуум-сушильный, обеспечивающий регулирование температуры от 70 до 75 °С и давление 6650 Па.

Эксикатор по ГОСТ 25336 <http://docs.cntd.ru/document/1200024082>.

Баня водяная.

Колба экстракционная, снабженная стеклянной притертой пробкой.

Допускается использование корковых пробок по ГОСТ 5541 <http://docs.cntd.ru/document/1200030783>, обработанных сначала диэтиловым, затем петролейным эфирами, выдержанных в течение не менее 20 мин в воде при температуре (60±2) °С и охлажденных в воде для насыщения перед использованием.

Плитка электрическая по ГОСТ 14919 <http://docs.cntd.ru/document/1200013267>.

Колбы лабораторные стеклянные плоскодонные вместимостью от 150 до 250 см³ по ГОСТ 1770 <http://docs.cntd.ru/document/1200003853>.

Шарики стеклянные или кусочки фарфора, или кусочки карборунда, или другой материал, улучшающий эффект кипения, обезжиренный, непористый, не крошащийся при применении.

Стаканчик для взвешивания по ГОСТ 25336 <http://docs.cntd.ru/document/1200024082> или стекло часовое.

Терка.

Ступка фарфоровая.

Пленка целлюлозная, нелакированная и растворимая в соляной кислоте, не влияющая на результаты испытания, толщиной (0,004±0,001) см шириной (5,0±0,1) см, длиной (7,5±0,1) см.

Кислота соляная, ч.д.а., плотностью 1,125 г/см³ по ГОСТ 3118 <http://docs.cntd.ru/document/1200017281>.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300 <http://docs.cntd.ru/document/1200007222>.

Эфир диэтиловый по ГФ IX, без перекисей.

Эфир петролейный по нормативно-технической документации, с температурой кипения от 30 до 60 °С.

Вода питьевая по ГОСТ 2874.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 <http://docs.cntd.ru/document/1200005680>.

Допускается применение других средств измерений с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а также реактивов по качеству не ниже вышеуказанных.

Подготовка к испытанию

Отобранную пробу сыра измельчают, помещают в фарфоровую ступку и тщательно перемешивают.

Колбу высушивают в сушильном шкафу (или вакуум-сушильном) в течение (45±15) мин, предварительно поместив в нее небольшое количество стеклянных шариков или кусочков фарфора, или кусочков карборунда. Затем колбу охлаждают в эксикаторе и взвешивают с отсчетом до 0,0001 г.

Непосредственно перед использованием готовят смешанный растворитель из равных объемов диэтилового и петролейного эфиров.

Проведение испытаний

Около 2 г измельченной пробы сыра помещают в бюксу или на часовое стекло, взвешивают с отсчетом до 0,0001 г и переносят в сухую плоскодонную колбу или экстракционную колбу.

Пробу сыра для испытания допускается взвешивать на целлюлозной пленке, которую затем складывают и вместе с пробой сыра помещают в колбу.

В колбу с испытуемой пробой наливают (9±1) см³ соляной кислоты и выдерживают ее в кипящей водяной бане при постоянном встряхивании до тех пор, пока сыр полностью не растворится. После этого колбу выдерживают в кипящей водяной бане в течение 20 мин и охлаждают до температуры (20±2) °С в холодной водопроводной воде. Если обработку сыра соляной кислотой проводят в экстракционной колбе, то в нее наливают 10 см³ этилового спирта и осторожно тщательно перемешивают.

Если обработку сыра соляной кислотой проводили в плоскодонной колбе, то обработанную соляной кислотой пробу переносят в экстракционную колбу, ополаскивая первоначальную емкость последовательно 10 см³ этилового спирта, 25 см³ диэтилового эфира и 25 см³ петролейного эфира, собирая смывную жидкость в экстракционную колбу.

После внесения 25 см³ диэтилового эфира экстракционную колбу закрывают притертой пробкой, сильно встряхивают при постоянном переворачивании в течение 1 мин. Затем осторожно вынимают пробку и добавляют в колбу 25 см³ петролейного эфира, используя первые 5-10 см³ для ополаскивания пробки и внутренней стороны горловины колбы. Затем закрывают колбу притертой пробкой и встряхивают при постоянном переворачивании в течение 30 с

Оставляют колбу в покое до тех пор, пока верхний слой жидкости не будет чистым и четко отделенным от нижнего слоя. Если четкое разделение слоев не достигается, то жидкость центрифугируют, используя экстракционную колбу.

Вынимают пробку, ополаскивают ее и внутреннюю поверхность горловины колбы 5-10 см³ смешанного растворителя так, чтобы он стекал в колбу. После этого верхний слой осторожно переносят путем декантации или при помощи сифонной трубки в плоскодонную колбу.

Если верхний слой переносят путем декантации, то для улучшения разделения слоев можно внести небольшое количество воды.

Ополаскивают внешнюю и внутреннюю поверхность горловины колбы или кончик и нижнюю часть сифонной трубки 5-10 см³ смешанного растворителя, при этом растворитель с внешней стороны горловины экстракционной колбы должен стекать в плоскодонную колбу, а с внутренней стороны - в экстракционную колбу.

Проводят вторую экстракцию, повторяя описанные выше операции и добавляя при этом по 15 см³ диэтилового и петролейного эфиров.

Третью экстракцию выполняют так же, как и вторую, только без ополаскивания колбы. Осторожно выпаривают или постепенно отгоняют из плоскодонной колбы максимальное количество растворителей, по мере удаления диэтилового и петролейного эфиров, повышая температуру водяной бани от (30±2) до (60±2) °С.

После исчезновения запахов растворителей колбу нагревают, поместив ее на 1 ч в сушильный шкаф (или вакуум-сушильный). Затем охлаждают в эксикаторе до температуры (20±2) °С и взвешивают с отсчетом до 0,0001 г.

Последующие взвешивания колбы проводят после высушивания в течение 30-60 мин до тех пор, пока разница в массе между последовательными взвешиваниями не будет более 0,001 г. В случае увеличения массы колбы с содержимым после повторного высушивания для расчета берут результат предыдущего взвешивания.

Для проверки полноты растворения экстрагированной фракции в колбу добавляют (20±5) см³ петролейного эфира, при этом колбу постепенно нагревают до температуры не выше 60 °С при постоянном перемешивании содержимого колбы круговыми движениями до полного растворения жира.

Если экстрагированная фракция не растворяется в петролейном эфире полностью, то содержание нерастворимого осадка определяют после удаления жира теплым петролейным эфиром. Обработку эфиром повторяют не менее трех раз. Перед каждой декантацией дают осесть на дно нерастворимому остатку. После полного удаления жира колбу с нерастворимым остатком подогревают в водяной бане, постепенно повышая ее температуру от 30 до 60 °С с целью наиболее полного удаления петролейного эфира. После исчезновения запаха петролейного эфира колбу с нерастворившимся остатком сушат в сушильном шкафу (или вакуум-сушильном) в течение 1 ч, охлаждают до температуры (20±2) °С и взвешивают с отсчетом до 0,0001 г.

Одновременно с определением массовой доли жира проводят контрольный опыт с 10 см³ дистиллированной воды.

Если масса сухого остатка в колбе после высушивания превышает 0,0005 г, то реактивы следует проверить на чистоту или заменить.

Обработка результатов

Массовую долю жира Х₄, %, в сычужном или плавленом сыре и сырном продукте вычисляют по формуле

 

,

 

где m₁ - масса колбы с жиром последнего взвешивания, г;

m₂ - масса пустой колбы или с сухим нерастворимым остатком, г;

m₃ - масса колбы после последнего взвешивания в контрольном опыте, г;

m₄ - масса пустой колбы или с сухим нерастворимым остатком в контрольном опыте, г;

m₀ - масса испытуемой пробы, г.

За окончательный результат испытания принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,2%.

Предел допускаемой погрешности метода при доверительной вероятности 0,95 составляет 0,2% [ГОСТ 5867-90].

 

Список литературы

 

1. http://www.milkbook.ru/index.php?src=syrodelie&start=900

2. Богатова О.В., Догарева Н.Г. Химия и физика молока: Учебное пособие.-Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004.-137 с.

3. ГОСТ 5867-90 Молоко и молочные продукты. Методы определения жира.

4. Еремина И.А. Микробиология молока и молочных продуктов: Учебное пособие. - Кемерово, 2004. - 80 с.

5. Лекции по дисциплине «Биохимия молока и молочных продуктов». Федеральное агентство по образованию ФГОУ СПО «Сарапульский техникум пищевой промышленности». - 2008. - 117 с.

.   Лекции по дисциплине «Технология кисломолочных напитков». - ВГТА, 2008. - 37 с.

.   Перкель Т. П. Физико-химические и биохимические основы производства мяса и мясных продуктов. - Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2004. - 100 с.

.   Технология молока и молочных продуктов/Г.Н.Крусь, А.Г.Храмцов, З.В.Волокитина, С.В.Карпычев; Под ред. А.М.Шалыгиной. - М.: КолосС, 2004. - 455 с.

9. Шейфель О.А. Биохимия молока и молочных продуктов: Конспект лекций. Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2010. - 126 с.