Молочних продуктів

Транспортування молока відбувається в автоцистернах при температурі 4 ^оС, не більше 12 годин. Після оцінки якості за вмістом жиру, кислотності, кольору й смаку, молоко очищують. Для очищення застосовують фільтри або сепаратори - молокоочищувачі. Розрізняють механічну й хімічну фільтрацію. Перед механічною фільтрацією, молоко підігрівають до температури 35-46 ^оС і пропускають через фільтри під тиском.. Механічна фільтрація не забезпечує повного очищення. Хімічну фільтрацію проводять через іонообмінні смоли. При цьому знижується ступінь бактеріального забруднення молока в кілька тисяч разів. Найбільш ефективний метод очищення – використання сепараторів-очищувачів. Для видалення мікроорганізмів, застосовують спеціальні центрифуги, а сам процес називається бактофунгуванням. Застосування цих сепараторів дозволяє видалити з молока до 98 % бактерій. Якщо молоко необхідно перетримати, його охолоджують до температури 4-6 ^оС і резервують не більше, ніж на 12 годин, в резервуарах з термоізоляцією – 2-3 доби.

Сепарування. Перед сепаруванням молоко необхідно підігрівати до температури 35-45 ^оС, тоді відбувається краще розподілення молока на фракції за допомогою сепаратору-вершковідділювача і вміст жиру у знежиреному молоці не перевищує 0,05 %. Це дуже важливо, тому що підвищення масової частки жиру у знежиреному молоці може привести до появи мильного присмаку при його подальшій хімічній обробці.

Хімічна обробка знежиреного молока проводиться у зв’язку з особливістю перетравлення грудних дітей і викликана необхідністю зміни характеру згортання білків молока у шлунку дитини. Вона заклечається у внесенні у знежирене молоко розчинів цитратів натрію і калію у кількості від 0,01 до 0,05 % від маси нормалізованого молока у співвідношенні 1:1, які зв’язують іони кальцію, що приводить до збільшення тривалості згортання білків до 5-6 годин і утворення ніжного згустку, який легко розщеплюється ферментами. Цитрати натрію і калію підвищують термостійкість молока. Розчин солей вносять у сировину або пастеризоване молоко або у суміш безпосередньо перед направленням її на високотемпературну обробку. Зберігати суміш молока з доданою сіллю не дозволяється.

Теплова обробка молока і суміші проводить з метою знищення, мікроорганізмів, які містяться у молоці, інактивації ферментів, а при виробництві кисломолочних продуктів – забезпечення необхідної консистенції. При температурі 75-80 ^оС знищується ферменти – амілаза, лужна фосфатаза і нативна ліпаза, при температурі 85-90 ^оС і вище – термостійкі ферменти – кисла фосфатаза, пероксидаза, бактеріальна ліпаза і протеаза.

Необхідно враховувати, що при тепловій обробці молока спостерігаються глибокі зміни сироваткових білків, які пов’язані з їх денатурацією. Відбувається вивільнення таких функціональних груп, як сульфгідрильні (SН-), і молоко набуває характерного присмаку пастеризації, а також може наступити коагуляція білків в результаті взаємодії SН-груп та інших реакційно-здатних груп, що призводить до агрегації денатурованих білків, тобто ступінь їх дисперсності зменшується. Для більшості сироваткових білків процес денатурації починається при 70 ^оС. Серед денатурованих сироваткових білків агрегації піддаються насамперед β-лактоглобулін, який при високих температурах утворює комплекс з χ-казеїном, що знижує термостійкість казеїну молока.

Казеїн на відміну від звичайних глобулярних білків відноситься до термостійких білків. Для його теплової коагуляції необхідно нагріти молоко до температури 130 ^оС і витримати при такій температурі від 2 до 88 хв. У процесі теплової обробки при високих температурах змінюється склад і структура казеїнат-кальцій-фосфатного комплексу. Від нього відщеплюються захисні глікомакропептиди, органічний фосфор і кальцій, а на поверхні міцел казеїну осаджуються денатурований β-лактоглобулін і колоїдний фосфат кальцію, що призводить як до денатурації, так і до агрегації міцел казеїну. Наслідком цього є збільшення розміру часточок казеїну і підвищення в’язкості молока.

Зниження рН молока внаслідок молочнокислого бродіння вуглеводів, негативно впливає на його термостійкість. Утворення молочної кислоти викликає зменшення від’ємного заряду міцел казеїну і порушує сольовий баланс молока – частина колоїдних солей кальцію переходить у іонно-молекулярний стан, а фосфати кальцію отримують кращу розчинність і більшу ступінь дисоціації. Наприклад, гідрофосфат кальцію може переходити у дигідрофосфат, який порівняно з першою сіллю утворює підвищену кількість іонів.

2 СаНРО₄ + 2С₃Н₆О₃ Са(Н₂РО₄)₂ + (С₃Н₅О₃)₂Са

Са(Н₂РО₄)₂ Са²⁺ + 2Н₂РО

Зниженню термостійкості молока сприяє також високий вміст (вище 0,9 %) термолабільних сироваткових білків.

При тепловій обробці молока змінюється в першу чергу склад солей кальцію. При цьому в плазмі молока порушується співвідношення форм фосфатів кальцію: частина гідрофосфатів і дигідрофосфатів кальцію, які знаходяться у іонно-молекулярній формі, переходить у важкорозчинний фосфат кальцію.

3СаНРО₄ Са₃(РО₄)₂ + Н₃РО

3Са(Н₂РО₄)₂ Са₃(РО₄)₂ + 4Н₃РО₄

Фосфат кальцію агрегатує і у вигляді колоїду осідає на міцелах казеїну. При цьому відбувається незворотна мінералізація казеїнат-кальцій-фосфатного комплексу, що обумовлює порушення структури міцел і зниження термостійкості молока. Частина фосфату кальцію випадає на поверхні теплообмінних апаратів, утворюючи разом з денатурованими сироватковими білками так званий молочний камінь або молочний пригар.

При тепловій обробці молока змінюється оболонка жирових кульок, відбувається перехід білків і фосфатів з поверхні кульок у плазму крові. При пастеризації дисперсність жиру підвищується, але його відшаровування уповільнюється, тому що жирові кульки втрачають здатність злипатися внаслідок денатурації білкових компонентів їх оболонок. При стерилізації молока, денатурація білків оболонок жирових кульок більш глибока – порушується їх цілісність, що призводить до злиття окремих жирових кульок і витоплювання вільного жиру.

При тепловій обробці відбувається ізомеризація лактози з утворенням лактулози, яка при взаємодії з амінокислотами утворює темнозабарвлені меланоїдини, що змінює смак і колір молока. При стерилізації молока може також відбуватися розкладення лактози з утворенням вуглекислого газу і кислот - мурашиної, молочної, оцтової та ін. При цьому кислотність молока збільшується на 2-3 ^оТ.

В процесі теплової обробки руйнуються вітаміни. Найбільші втрати вітаміну С, менші – вітаміну А і каротину, вміст вітаміну В₂ залишається майже без змін.

При виробництві сухих продуктів, згідно до нормативної документації, пастеризацію молочно-білково-вуглеводних сумішей проводять при температурі 74±2 ^оС і витримці 15-20 с, молочно-жирової емульсії – при 74±2 ^оС. Стерилізацію нормалізованої вітамінізованої суміші перед згущенням проводять при температурі 110±2 ^оС з витримкою 30-60 с.

Нормалізація. Нормалізацію проводять комплексно – по жиру, білку, вуглеводам і іншим компонентам згідно до рецептури. Її можливо проводити до і після теплової обробки. Найбільш доцільно проводити до теплової обробки.

Емульгування і гомогенізація молочно-жирової суміші. Мета цієї операції – диспергування жиру молока до ступеню дисперсності близької до жиру жіночого молока. Ступінь дисперсності жиру має велике значення при всмоктуванні і засвоюванні жиру організмом. Жирові емульсії жіночого і коров’ячого молока мають вміст жирових кульок в 1 см³ молока приблизно однакове, але ступінь дисперсності жиру жіночого молока вище, ніж у коров’ячого молока. Тому найбільш поширеним способом диспергування жирової фази є гомогенізація.

В результаті гомогенізації відбувається зміна деяких властивостей молока – підвищується в’язкість, знижується поверхневий натяг, жир легше прогоркає під дією ліпази та ін. На стабідбність жирової емульсії впливає також активна кислотність суміші. При підвищенні рН, стабільність емульсії знижується.

Встановлено, що диспергування складного жирового компоненту, який складається із молочного жиру, рослинних олій і свинячого жиру, необхідно проводити в 2 етапи. Спочатку проводять грубе диспергування жиру в емульсорі і отримують жирові кульки розміром 20-30 мкм, потім – тонке до отримання мілко дисперсної емульсії з розміром жирових кульок 2-5 мкм на двоступеневому гомогенізаторі. Друга ступень гомогенізації при більш низькому тиску забезпечує отримання стабільної емульсії за рахунок руйнування скопища жирових кульок, які виникають після гомогенізації на першій ступені.

При підвищенні масової частки жиру у емульсії, знижується її стабільність, тому що в системі не вистачає оболонкової речовини для покриття утворившихся жирових кульок. Тому, при виробництві продуктів дитячого харчування, необхідно використовувати емульгатори – казеїнат натрію або дистильований моногліцерид, які разом з фосфатидами плазми молока приймають участь в утворенні оболонок жирових кульок, що забезпечує стабільність емульсії.

Підвищити стабільність жирової емульсії можливо шляхом введення у суміш поверхнево-активних речовин – емульгаторів, які разом з поверхнево-активними речовинами плазми молока забезпечують утворення оболонок жирових кульок, які перешкоджають їх злипанню. В якості емульгаторів при виробництві продуктів дитячого харчування були використані казеїнат натрію, казецит і дистильований моногліцерид у кількості 1 % до маси суміші, при співвідношенні сухого знежиреного залишку і жиру 0,3017.

Згущення суміші. При виробництві сухих молочних продуктів дитячого харчування цю операцію проводять перед сушкою. Мета її проведення – часткове зневоднення, що сприяє зниженню енерговитрат при сушці і підвищенню якості готового продукту. Згущення проводить у ВВУ циркуляційного або плівкового типу.

В процесі згущення можливе диспергування жирової фази із збільшенням кількості дрібних (менше 2 мкм) жирових кульок, що призводить до зменшення вмісту у згущеному продукті дестабілізованого жиру. Збільшення тривалості процесу згущення може викликати збільшення розмірів жирових кульок і часткову дестабілізацію жирової емульсії. Наявність у згущеному молоці або суміші значної кількості великих (більше 8 мкм) жирових кульок призводить до виділення вільного жиру на поверхні часточок у процесі сушки, що знижує якість готового продукту.

Внаслідок згущення збільшуються у розмірі міцели казеїну, в результаті збільшення концентрації солей кальцію, утворюються комплекси χ-казеїну з сироватковими білками. Збільшується концентрація лактози при переході її розчину у стан, який близький до насиченого, що при охолодженні згущеного молока або суміші може викликати кристалізацію частини лактози. В процесі згущення концентруються мінеральні речовини молока, змінюється співвідношення між катіонами і аніонами, частина фосфорнокислих солей кальцію переходить у нерозчинний стан.

Для запобігання відшаровування вершків і подрібнення жирових кульок, гомогенізацію молока проводять при тиску 120,5 МПа.

У зв’язку з цим при виробництві сухих дитячих молочних продуктів доцільно використовувати ВВУ плівкового типу. При використанні трьохкорпусної ВВУ плівкового типу рекомендовані наступні температурні режими: у 1-му корпусі – 72-74 ^оС, у 2-му – 60-72, у 3-му – 46-48 ^оС.

Для чотирикорпусної установки: у 1-му корпусі – 74-80, у 2-му – 68-73, у 3-му і 4-му – 42-52 ^оС. У ВВУ циркуляційного типу температура кипіння для двокорпусної установки повинна бути: у 1-му корпусі – 68-70, у 2-му – 50-52 ^оС.

З метою зниження дестабілізації жирової емульсії при виробництві сухих дитячих молочних продуктів використовують сепарування молока, згущення знежиреної частини молока і послідуюче змішування з пастеризованими вершками у останньому корпусі ВВУ.

Сушіння. В результаті зневоднення створюються несприятливі умови для розвитку мікрофлори, уповільнюються ферментативні і мікробіологічні процеси у сухому продукті, що забезпечує тривалий строк зберігання.

При виробництві дитячих молочних продуктів широко використовують теплову конвективну сушку на прямоточних розпилювальних установках.

Процес сушки проводиться у два етапи: спочатку у розпилювальній сушильній камері гарячим повітрям, потім у віброапараті. Згущена молочна суміш розпилюється тонким шаром і швидко висушується. В залежності від виду продукту, при висушуванні молока або суміші рекомендовано дотримуватись наступних параметрів: початкова температура суміші – 55-90 ^оС при кількості сухих речовин 40-49 %, температура гарячого повітря на вході у сушильну камеру повинна бути 145-175 ^оС, на виході з камери – 75-100 ^оС, температура продукту в зоні сушки 60-65 ^оС, на виході із сушильної камери – 35±2 ^оС, після досушування – не вище 20 ^оС.

Досушують суміш у трисекційному віброапараті. У перших двох секціях часточки продукту досушуються у зваженому шарі до температури 20-40 ^оС, а у третій секції – охолоджуються до 10-12 ^оС.