Глава 3. Производство молочных продуктов

Характеристика молока

Молоко – полидисперсная система. Вода, массовая доля которой составляет 85-89%, содержит сахара (4,4-5,1 %) и неорганические соли в виде истинных растворов (0,6-0,85%), белки – в коллоидном состоянии (2,7-3,8%), молочный жир – в виде эмульсированных шариков (2,8-6,0 %).

Свежее молоко содержит газы (около 70 см³ /л), в том числе 50-70% диоксида углерода, 5-10% кислорода, 20-30% азота, а также ферменты, витамины, гармоны, пигменты.

В первые 2-2,5 часа после доения молоко обладает иммунными свойствами.

Жировые шарики легко отстаиваются и отделяются от молока фильтрованием и центрифугированием.

Белковые вещества молока отделяются фильтрацией, ультрафильтрацией, а также другими специальными методами (термокальциевый, термокислотный и др.).

Химический состав молока изменяется в зависимости от породы животных, их возраста, условий содержания и лактации, а также от многих других факторов.

Белки. Из всего многообразия составных частей молока первостепенную роль с точки зрения пищевой ценности играют белковые вещества.

Содержащиеся в молоке белки сложны по составу, разнообразны по строению, свойствам, биологической ценности. Различают четыре фракции белковых веществ молока: наиболее значительная из которых, казеиновая (85-87%), лактоальбуминовую (11-13%), лактоглобулиновую (1,5 –1,7%) и протеазнопептоновую (0,3-0,5 %).

Казеин молока, выделенный и очищенный – это аморфный порошок белого цвета без вкуса и запаха, растворимый лишь в слабых растворах щелочей, солей щелочных металлов и неорганических кислот.

Казеин – сложное соединение аминокислот, содержащих как кислотные так и свободные аминные группы.

Это определит аморфные свойства казеина. Реакция казеина - кислая.

В молоке казеин находится в виде казеината кальция, связанного с коллоидным фосфатом кальция.

Коагулируют казеин при рН 4,6-4,7. Белки, остающиеся в сыворотке после отделения казеина называют сывороточными.

Сывороточные белки по содержанию незаменимых и серосодержащих аминокислот являются более ценными, чем казеин.

Молочный жир - комплекс триглицеридов (97%), фосфолипидов(0,1%), стеаринов (0,03 %) и жирорастворимых витаминов.

Молочный жир отличается от других жиров животного и растительного происхождения значительным содержанием (7,4-9,5%) низкомолекулярных летучих жирных кислот- масляной, капроновой, каприловой, капфиновой и, одновременно, низким содержанием (не более 5%) биологически ценных поллиненасыщенных жирных кислот: линолевой, линоленовой, арахидоновой.

Температура плавления молочного жира 27-84°С, т.е. ниже температуры тела человека. Это способствует практически полному усвоению жира молока. В охлажденном состоянии он представляет собой суспензию в плазме молока, в нагретом - эмульсию типа «жир-вода».

Находясь в молоке в виде шариков, окруженных лецитино-белковыми оболочками, препятствующими слиянию шариков, жир молока обуславливает его структуру и консистенцию, повышает энергетическую ценность.

Оболочки жировых шариков имеют отрицательный заряд, гидратированы и способны адсорбировать различные вещества, значительная часть которых обуславливает специфические вкус и запах молока.

В процессе хранения молока из всех его компонентов жир наиболее подвержен изменениям. Такие изменения придают молоку неприятные вкус и запах и сокращают срок его хранения.

Лецитин выполняет в молоке роль эмульгатора. Он входит в состав оболочек жировых шариков, препятствует их слиянию, а также расслоению эмульсии молока.

Углеводы в молоке на 90% представлены дисахаридом (лактозой). Кроме того, они содержат наибольшее количество моносахаридов глюкозы и галактозы, и их фосфо, - амино, - и другие производные.

Сладость лактозы в 5-6 раз меньше, чем сахарозы. В воде еще менее растворима. При нагревании свыше 100 °С в водном растворе лактоза превращается в лактулазу, содержащую в молекуле вместо глюкозного фруктозный остаток. Лактулаза имеет более сладкий вкус и используется вместе с лактозой при производстве сухих молочных продуктов для детского питания.

При нагревании молока свыше 90°С лактоза образует со свободными аминокислотами соединения меланоидины, придающие продукту неприятный привкус, а, кроме того, понижает пищевую ценность, т.к. в этой реакции принимает участие в основном незаменимая аминокислота лизин.

При нагревании свыше 160°С лактоза карамелизуется, придавая раствору коричневую окраску. Лактоза является необходимым компонентом процесса, лежащего в основе получения всех кисломолочных продуктов, молочно-кислого брожения. Под действием ферментативного комплекса молочнокислых бактерий лактоза в результате длительного ряда промежуточных изменений сбраживается, образуя молочную кислоту, спирт, углекислоту, масляную кислоту и другие продукты в зависимости от вида применяемых бактерий.

Минеральные вещества. Минеральные вещества в молоке представлены макро – и микро элементами. Макроэлементы: Са, К, Мġ, Nа, Р, Сl. Микроэлементы: Fe, J, Cи, Zn, Co, Mn.

К и Na содержатся в молоке в виде молекулярных и частично ионизированных растворов хлористых, фосфорнокислых и лимоннокислых солей, Са и Мġ главным образом в виде коллоидных растворов фосфорнокислых и лимоннокислых солей. Соли Са играют очень важную роль в сычужном свертывании молока при производстве сыров.

Многие микроэлементы связаны со структурными элементами молока: оболочками жировых шариков, белковыми веществами.

Молоко и молочные продукты для детского питания нередко обогащают солями железа, так как содержания этого элемента в молоке недостаточно.

В молоке количество цитратов (солей лимонной кислоты) составляет около 0, 2%, однако эти соли выполняют важные функции в плазме молока: определяют буферные свойства, обеспечивают стабилизацию белковых молекул, оказывают влияние на органолептические свойства молока и в особенности кисломолочных продуктов.

Ферменты в молоке относят в основном к трем классам: окислительно-восстановительные (редуктаза, пероксидаза, каталаза и другие), гидролазы (протеаза, лактаза, амилаза, липаза, фосфатаза и другие) и трансферазы.

Всего выделено 20 активных ферментов, основная часть которых попадает в молоко из молочной железы, а остальные образуются в молоке при размножении микроорганизмов, например, редуктаза. Если молоко получено от больных животных, то в нем повышено содержание каталазы.

Витамины. В молоке содержатся жирорастворимые (А, Д, Е, К и др.) и водорастворимые витамины (В, РР, С).

Содержание витаминов колеблется в течение года и зависит от массы факторов. Витамины Е, Д, А, В, В₃, РР практически не подвержены тепловому разрушению. Потери витамина С при пастеризации составляют 10-30%. При хранении на свету витамин А разрушается на 20-24%, витамин С может полностью разрушится. Цвет молока обусловлен наличием b - каратина, желто-зеленый цвет сыворотки обусловлен наличием пигмента лактофлавина.

Физические свойства молока. Плотность 1, 027-1, 032 г/см³. Температура кипения - 100,2°C, замерзания минус 5,4° С. Удельная теплоемкость при 15°С - 3, 9 кДж/кг × К; при 60°С - 3, 8 кДж/кг × К.

Теплопроводность при 0-2° - 1,446; при 20°С – 1,785 кДж / кг·ч

Динамическая вязкость при 20°С 1,1 – 2,5 МПа. С т.е. в 1,6 –2,1 раза больше, чем вязкость воды.

Молоко – тиксотропная система, т. е. способная менять вязкость при деформации (перемешивании) и восстановлению прежней в состоянии покоя.

Поверхностное натяжение примерно в 3,5 раза ниже, чем у воды. Поэтому при перемешивании молоко пенится. Осмотическое давление - 0,66 МПа.

Химические свойства. К ним относятся два важнейших показателя -титруемая и активная кислотность.

Титруемая кислотность обусловлена суммой органических кислот и кислотореагирующих веществ. Титруемую кислотность выражают в градусах Тернера.

Под градусом Тернера понимают количество 0,1 Н раствора гидроксида натрия (калия), которое требуется для нейтрализации 100 см молока. Кислотность молока - 16-18°Т.

Активная кислотность (рН) свежего молока -6,5-6,7.

Отсутствие корреляции значений титруемой и активной кислотностей объясняется значительной буферностью молока, определяемой присутствием в нем фосфатов и цитратов. Таким образом, титруемая кислотность нарастает быстрее активной.

Бактерицидные свойства. В свежевыдоенном молоке присутствуют антибактериальные вещества: аггмотинины, бактериолецины, антитоксины, иммуноглобулины, лецоцимы, лейкоциты.

При нагревании до 60°С бактерицидные свойства молока теряются, начинается размножение и жизнедеятельность всей микрофлоры молока (фаза смешанной микрофлоры). После повышения кислотности на 0,5 % развиваются только молочнокислые бактерии (фаза молочнокислая). Под действием накапливающейся молочной кислоты бактериальные микроорганизмы погибают, давая начало фазе дрожжей и плесени.

Ассортимент молочных продуктов: Пастеризованное молоко. Топленое молоко. Белковое молоко. Витаминизированное молоко. Стерилизованное молоко.

 

Производство сливок

Сливки получают из молока путем разделения его на жирную и обезжиренную фракции в сепараторах - сливкоотделителях.

В отличие от молока сливки содержат до 35% жира и характеризуются меньшей плотностью.

Барабан сепаратора вращается со скоростью 7 – 1 - тысяч об/мин., при этом сливки, имеющие меньшую плотность, собираются в центре барабана, обезжиренная фракция отбрасывается к перферии. Жирность получаемых сливок можно регулировать изменяя скорость поступления молока в сепаратор, его температуру, а также скорость вращения барабана.

Сыворотка (вторичный молочный продукт).

В сыворотку входят в большей или меньшей степени все компоненты молока: сухие вещества –более 50%; молочный сахар –90%; белковые вещества –20%; минеральные соли –80%.

Углеводы в сыворотке представлены в основном лактозой, а также небольшим количеством продуктов ее гидролиза глюкозой и галактозой, которые служат основной питательной средой для заквашивания сыворотки.

Белки сыворотки представлены альбумином, глобулином, а также γ-казеином. Они полноценны по аминокислотному составу. Белки сыворотки обладают эмульгирующими свойствами, близкими к свойствам яичного белка, для них характерна высокая буферная способность. В сыворотку из молока переходит около 80% калия.

Сыворотка богата витаминами группы В, в ней содержится некоторое количество жирорастворимых витаминов А, Д, Е.

Органические кислоты сыворотки представлены в основном молочной кислотой. В ней также содержатся уксусная, муравьиная, пропиленовая и масляная кислоты.

Сыворотка содержит протеазы, пептидазы, липазы, фосфатазы, лактазы. В свежем молоке лактазы нет. Она появляется при его закисании. В молочной сыворотке содержатся молочнокислые и уксуснокислые бактерии. Закисание сыворотки вызывают в основном молочнокислые бактерии, плесневые грибы и пленчатые дрожжи.