Дополнительное задание Производство стерилизованного молока

Стерилизованные продукты, по сравнению с пастеризованными, характеризуются более высо­кой стойкостью при хранении. Последняя приобретается в резуль­тате высокотемпературной обработки молока — стерилизации, в процессе которой уничтожается не только вегетативная, но и спо­ровая микрофлора. Стерилизация – это тепловая обработка молочного сырья при температурах выше 100 ⁰С. Помимо уничтожения нежелательной микрофлоры, стерилизация способствует инактивации ферментов.

Технологические этапы в производстве стерилизованного молока

• прием и подготовка сырья для производства стерилизованного молока

Входной контроль сырья и материалов: молоко – в соответствии с Федеральным законом № 88 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию», ГОСТ 52054-2003; наполнители (для молока с наполнителями) и соли-стабилизаторы - в соответствии с «Инструкцией по применению солей-стабилизаторов при производстве стерилизованного молока», СанПиН 2.3.2.1078-01 Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов , ТУ № 9222-038-05268977-03 и ТИ № 9222-038-05268977-03; пакеты вместимостью 0,2 и 1,0 л, изготовленные из комбинированного материала - в соответствии с ГОСТ Р 51074-2003. Контроль осуществляет представитель отдела технического контроля (ОТК (лаборатория)).

Молоко принимают по массе и качеству, установленному ОТК (лабораторией) предприятия.

При выработке стерилизованного молока качество исходного сырья и особенно его обсемененность споровыми микроорганиз­мами приобретают особое значение. На стерилизацию направ­ляется отборное по качеству свежее молоко с кислотностью не выше 16—18 °Т, плотностью не ниже 1027 кг/м3, степенью чис­тоты по эталону не ниже I группы и содержание бактерий в 1 см3 которого составляет не более 500 тыс., т.е. бактериальной обсемененностью по редуктазной пробе не ниже I класса, без посторон­них привкусов и запахов. Анализ сырья по редуктазной пробе проводят не реже одного раза в 5 дней. При этом количество споровых бактерий не должно превышать 100 в 1 мл. Сливки и обезжиренное молоко, применяемое для нормализации, должны быть получены из молока первого сорта и выдерживать алко­гольную пробу. Сливки применяют с 30%-ной массовой долей жира и с кислотностью плазмы, не превышающей 22 °Т. Обез­жиренное молоко должно иметь кислотность не выше 19 °Т.

Главными показателями пригодного сырья, после приемки на завод, является термоустойчивость и бактериальная обсемененность.

Под термоустойчивостью понимают свойство молока выдер­живать воздействие высоких температур без видимой коагуляции белков. Термоустойчивость молока определяется термоустойчиво­стью казеина, которая связана с солевым равновесием в молоке. Под солевым равновесием понимают такое распределение солей между истинно растворимыми, коллоидно-растворимыми и свя­занными с белком формами, которое обеспечивает устойчивость казеина в молоке.

Устойчивость казеина в молоке обусловлена соотношением ра­створимых форм следующих солей: катионов кальция и магния, с одной стороны, и анионов фосфорной (фосфатов) и лимонной (цитратов) кислот, с другой стороны.

В свежем молоке нормальной кислотности (16...18 °Т) и термо­устойчивости соли кальция и магния присутствуют в ионно-молекулярном и коллоидном состояниях. При этом часть со­лей находится в плазме молока, а часть связана с казеином.

В свежем термоустойчивом молоке 22 % кальция связано с бел­ком; 78 % коллоидно растворено в плазме, при этом 26 % кальция образует истинный раствор и 52 % — коллоидный.

Повышение концентрации ионов кальция и магния приводит к снижению термоустойчивости молока, что обусловлено перехо­дом части растворимых солей кальция и магния в связанное с бел­ком состояние, вследствие чего уменьшается отрицательный заряд мицелл казеина и нарушается гидратная оболочка. В результате мицеллы казеина легко образуют солеобразные связи друг с дру­гом, соединяясь в более крупные агрегаты, которые легко коагу­лируют при воздействии высоких температур.

И наоборот, снижение в молоке концентрации ионов кальция и магния способствует переходу части катионов, связанных с мицел­лой казеина, в растворимое состояние; происходит дезагрегация ми­целл, что приводит к повышению термоустойчивости молока.

Молоко, направляемое на стерилизацию, обяза­тельно контролируют на термоустойчивость по алкогольной пробе, основанной на воздействии этилового спирта на белки, последние полностью или частично денатурируют при смешива­нии равных объемов молока или сливок со спиртом.

Термоустойчивость молока по алкогольной пробе оп­ределяют при помощи водного раствора этилового спирта с массо­вой долей этанола 68; 70; 72; 75 и 80 %. Чем большую концентра­цию спирта выдерживает молоко, не свернувшись, тем оно термо­устойчивее.

Для определения термоустойчивости молока используют также тепловую пробу, на основе которой создан прибор «Термол-1». В этом приборе молоко ступенчато нагревают до заданной темпера­туры, выдерживают определенное время, после чего подвергают анализу с целью выявления коагуляции белков.

По результатам алкогольной или тепловой пробы молоко и сливки подразделяют на группы:

Группа Алкогольная проба (объемная доля этанола в водном растворе) Тепловая проба («Термол-1») № % температура, °С мин I 80 140 и выше 2 II 75 От 120 до 130 2 III 72 От 100 до 120 1 IV 70 От 80 до 90 1 V 68 Ниже 80 0,5
Для стерилизации пригодно молоко не ниже III группы по алкогольной и тепловой пробе на термоустойчивость.

Молоко термоустойчивостью ниже IV группы для выработки стерилизованного молока не используют. Термоустойчивость мо­лока IV группы повышают до III или II группы путем добавления солей-стабилизаторов: цитратов калия и натрия, которые способ­ствуют восстановлению солевого равновесия в молоке, предотвра­щая его свертывание.

Молоко термоустойчивостью по алкогольной пробе третьей группы и выше направляется непосредственно на стерилизацию без добавления солей-стабилизаторов.

• Отобранное по качеству молоко очищают, охлаждают до температуры 2-4 С.

• Нормализация

Нормализацию молока проводят для получения продукта с требуемым содержанием сухих веществ и жира. Нормализация производится по жиру. Операцию нормализации проводят смешиванием составных частей цельного молока (сливок, обезжиренного молока, пахты) или непрерывно в потоке. Нормализация смешиванием осуществляется в емкостях для хранения, ваннах, оборудованных перемешивающими устройствами.   Для уменьшения массовой доли жира в цельном молоке его смешивают с обезжиренным молоком, а для увеличения — со сливками. В потоке молоко нормализуют в сепараторах-сливкоотделителях, снабженных специальными устройствами для нормализации (сепараторы-нормализаторы). На предприятиях отрасли нормализацию проводят по трем вариантам: - при наличии необходимого количества сливок и обезжиренного молока их добавляют в цельное молоко, смешивают и при этом регулируют в нем массовую долю жира; - часть цельного молока, поступающего на переработку, сепарируют, получают сливки и обезжиренное молоко, а затем оставшуюся часть несепарированного цельного молока смешивают с обезжиренным молоком и сливками, регулируя при этом массовую долю жира; - все молоко, поступающее на переработку, нормализуют на сепараторе-нормализаторе, а оставшуюся от нормализации часть сливок и обезжиренного молока отводят для дальнейшей обработки. Расчет необходимого для нормализации цельного молока, количества сливок и обезжиренного молока проводят на основе уравнения материального баланса.

Контроль осуществляет представитель отдела технического контроля (ОТК (лаборатория)) в соответствии с ГОСТ 52054-2003.

• Пастеризация, охлаждение, хранение.

Нормализованное молоко пастеризуют при температуре 74±2⁰С с номинальной выдержкой 20 с и охлаждают до t = 2-4⁰С.

Это позволяет резервировать молоко и иметь его определенный запас для обеспечения бесперебойного производства. Однако, наблюдается снижение кислотности у такого молока на 1-1,5 ⁰С.

Максимальный срок хранения пастеризованного молока до стерилизации – 24 часа.

Перед направлением на стерилизацию проверяют термоустойчивость молока, а также вносят в молоко с наполнителями сухое молоко, сахар, краситель, ароматизатор, соответствующие наполнителю.

Контроль осуществляет представитель отдела технического контроля (ОТК (лаборатория)) в соответствии с ТУ № 9222-038-05268977-03, ТИ № 9222-038-05268977-03.

• Внесение наполнителей (для молока с наполнителями), солей - стабилизаторов (при необходимости).

Для молока с наполнителями вносятся наполнители в соответствии с ТУ № 9222-038-05268977-03 и ТИ № 9222-038-05268977-03.

В молоко, не выдерживающее алкогольную пробу с 72% этиловым спиртом (II группа), добавляют соли-стабилизаторы.

Для определения оптимальной дозы солей-стабилизаторов в три колбы номинальной вместимостью 250 см³ наливают по 100 см³ проверяемого молока термоустойчивостью IV группы и добавляют водный раствор соли-стабилизатора с массовой долей соли в нем 10 %. В первую колбу добавляют 0,1 см³ раствора соли, во вторую - 0,2 см³, в третью - 0,3 см³. При этом массовая доля соли-стабилизатора в молоке составит соответственно 0,01; 0,02; 0,03 %. Минимальная доза солей-стабилизаторов, повышающая термоустойчивость молока IV группы до III или II группы в зависимости от производственной необходимости, является оптимальной дозой для исследуемой партии молока. Массу соли-стабилизатора, которую необходимо внести в партию молока, рассчитывают в соответствии с установленной оптимальной дозой. Массу вносимой соли-стабилизатора М_с (в кг) определяют по формуле:

М_с = К М_м /100

где К - массовая доля (оптимальная доза) вносимой соли (0,01 - 0,03), %; М_м - масса молока, кг.

Повышение термоустойчивости молока выше II группы является нецелесообразным, так как это требует внесения соли-стабилизатора свыше оптимальной дозы, что приводит к нарушению солевого равновесия в сторону избытка фосфорнокислых или лимоннокислых солей и может вызвать свертывание молока при стерилизации, несмотря на высокую группу термоустойчивости.

Рассчитанная на всю партию масса соли-стабилизатора растворяется в прокипяченной горячей воде в соотношении масс 1:1, раствор фильтруется, вливается в молоко и тщательно перемешивается в течение 15 мин. После перемешивания проверяют термоустойчивость молока, которая должна быть III или II группы по алкогольной пробе.

Вносят раствор соли в сырое или пастеризованное молоко непосредственно перед направлением его на стерилизацию.

В соответствии с рекомендациями Института питания Академии медицинских наук РФ применение в качестве солей-стабилизаторов калия лимоннокислого и калия фосфорнокислого предпочтительнее по сравнению с применением аналогичных солей натрия.

Допускается применять соли-стабилизаторы:

• калий лимоннокислый трехзамещенный 1-водный по ГОСТ 5538-78 Калий лимоннокислый 1-водный. Технические условия ,

• натрий лимоннокислый трехзамещенный 5,5-водный по ГОСТ 22280-76 Реактивы. Натрий лимоннокислый 5,5-водный. Технические условия (с Изменением N 1) ,

• калий фосфорнокислый двузамещенный 3-водный по ГОСТ 2493-75 Реактивы. Калий фосфорнокислый двузамещенный 3-водный. Технические условия (с Изменениями N 1, 2)

• натрий фосфорнокислый двузамещенный 12-водный по ГОСТ 4172-76 Реактивы. Натрий фосфорнокислый двузамещенный 12-водный. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3) .

• .

  Предварительный нагрев молока, очистка, деаэрация, гомогенизация, стерилизация и охлаждение.

Подготовленное для стерилизации молоко предварительно нагревают в регенеративной секции стерилизационной установки «Стеритерм» до t = 76±2⁰С и выдерживают в выдерживателе спирального типа 120 с и подается в саморазгружающийся центробежный очиститель для удаления дестабилизированного белка. Подогретое очищенное молоко направляется в деаэратор для удаления кислорода и других газов при давлении от 0,06 до 0,08 Мпа. Из деаэратора молоко насосом подается в гомогенизатор, где гомогенизируется при давлении 2,5-22,5 Мпа

• Гомогенизация

Служит для повышения дисперсности в молоке жировой фазы, что позволяет исключить отстаивание жира во время хранения молока, развитие окислительных процессов, дестабилизацию и подсбивание при интенсивном перемешивании и транспортировании. Гомогенизация сырья способствует повышению стойкости при хранении. Диспергирование жировых шариков, т. е. уменьшение их размеров и равномерное распределение в молоке, достигается воздействием на молоко значительного внешнего усилия (давление, ультразвук, высокочастотная электрическая обработка идр.) в специальных машинах — гомогенизаторах. Гомогенизированное молоко поступает в секцию стерилизации. - Стерилизация

Сущность метода заключается в обработке молока при высоких температурах, выше 100 ⁰ С, с выдержкой, в целях уничтожения всех существующих в молоке спор и бактерий. Также для инактивации ферментов, с минимальными потерями вкусовых качеств у готового продукта. Таким образом, уже готовый продукт можно хранить около года, но при условии герметичности тары.

В молочной отрасли применяют два вида стерилизации:

 - длительную в таре при температуре 103—125 "С и выдержке 15—20 мин в аппаратах периодического, полунепрерывного и непрерывного действия; - кратковременную в потоке при температуре 135—150 °С с выдержкой 2—4 с и асептическим розливом в пакеты.

Стерилизация молока в таре бывает одно- и двухступенчатая.

При одноступенчатой стерилизации очищенное, нормализованное по жиру и подогретое до 70—75 ⁰ С молоко гомогенизируют и разливают в стеклянные бутылки с металлическими крышками и прокладками. Укупоренный и маркированный продукт стерилизуют при температуре 110—120 ⁰С в аппаратах периодического действия (автоклавах) с выдержкой при этой температуре в течение 15—25 мин и затем охлаждают до 15—20⁰ С.

Двухступенчатый способ обработки предусматривает стерилизацию молока дважды: предварительно перед розливом и окончательно после розлива. Предварительная стерилизация очищенного, нормализованного по жиру, гомогенизированного и подогретого до 85 ⁰С молока осуществляется в потоке при температуре до 135±2⁰С и выдержке 20 с. После этого молоко охлаждают до 35—40 ⁰С, резервируют и разливают в бутылки. После их укупорки продукт стерилизуется в аппаратах непрерывного действия (гидростатических стерилизаторах) при температуре 115—120 ⁰С с выдержкой 15—20 мин в зависимости от вместимости бутылки. Затем молоко охлаждают и направляют на хранение и реализацию.

Стерилизованное молоко после двухступенчатой обработки более стойкое, чем после одноступенчатой. Однако оно имеет повышенную вязкость и пониженное содержание витаминов, чем молоко после одноступенчатой стерилизации.

Стерилизация молока в потоке осуществляется путем нагрева его в аппаратах поверхностного типа (пластинчатых и трубчатых), а также пароконтактных инжекционного («пар в молоко») и инфузионного («молоко в пар») типов с последующим розливом молока в асептических условиях в стерильную тару (пакеты из полимерного материала).

При стерилизации в потоке молоко очищается, охлаждается и нормализуется по массовой доле жира. Затем молоко пастеризуют при температуре 76 + 2⁰С с выдержкой 20 с и охлаждают до 6 ± 2 ⁰С.

Для более длительного хранения молока и молочных продуктов применяются ультравысокотемпературную стерилизацию молочного сырья в потоке (УВТ-обработанное), проводимую при температурах 135—145 °C с выдержкой 2—4 с с обязательным проведением технологического процесса после стерилизации и фасовки в асептических условиях.

УВТ-обработка молока обеспечивает уничтожение в нём бактерий и их спор, инактивацию ферментов при минимальном изменении вкуса, цвета и пищевой консистенции. Требуемые для этого температура и продолжительность нагревания находятся в зависимости от количества и вида спорообразующей микрофлоры в исходном сырье. Обычно присутствие большого числа спорообразующей микрофлоры связано с повышенным общим бактериальным обсеменением молока. При отборе молока для УВТ-обработки этот факт принимается во внимание и используется сырье с общим количеством не более 3·10⁵ KOE в 1 см³.

УВТ-обработку молочного сырья проводят в потоке с асептическим розливом проводят с использованием двух способов нагрева:

• прямого (пароконтактного) нагрева впрыскиванием (инжекцией) пара в молоко либо подачей молока в среду пара;

• косвенного (непрямого) нагрева молока через теплопередающую поверхность.

Прямой нагрев молочного сырья эффективен в случае необходимости моментального его нагрева до температуры стерилизации. Молоко мгновенно нагревается до температуры 140—145 ⁰C и поступает в выдерживатель на 1—3 с.

Недостатки способа: продукт вступает в непосредственное соприкосновение с нагревающей средой. Молочное сырье должно обладать высокой термоустойчивостью, а пар должен подвергаться особой очистке, чтобы не быть источником загрязнения стерилизованного молока. Кроме того после стерилизации паром молочное сырье имеет повышенную влажность из-за попадания в него конденсата. Конденсат удаляется из молока в вакуум-выпариватель, куда поступает стерилизованное молоко. В вакуум-камере поддерживается разрежение 0,04 МПа, при котором молоко кипит при температуре около 80 ⁰C. Конденсат, попавший в молоко в камере стерилизации, удаляется вместе с паром из молока при кипении.

При косвенном способе нагрев молочного сырья осуществляется от нагревающей среды через теплопередающую поверхность в теплообменных установках.

• Упаковка, транспортировка, хранение

Виды упаковки разнообразны по форме и качеству.

Плотные коробки. Они сделаны из многослойного картона, который изнутри выстлан полиэтиленом и фольгой. Герметичная упаковка хорошо защищает продукт от порчи, а благодаря ее непрозрачности молоко не подвергается так называемому фотоокислению от солнечного света.

Непрозрачные пластиковые бутылки и мешки. Упаковка герметична, но в отличие от картона легко повреждается. Степень защиты от фотоокисления неплохая, но чуть хуже, чем у коробок.

Полиэтиленовые мешки. Они созданы из многослойной пленки с черным слоем внутри. Это дешевая и самая ранимая упаковка. Обычно она используется для пастеризованного молока, которое можно хранить не более 5 суток.

Бутылки (стеклянные и прозрачные пластиковые). Они герметичны, но от фотоокисления продукт не защищают. Этот недостаток прозрачной тары нивелируется тем, что ее обычно используют для пастеризованного молока, которое нельзя долго хранить. При этом бутылку надо держать в темном месте.

Фасуют молоко в бутылки емкостью 0,25; 0,5 и 1 л и 1,5 л, в бумажные пакеты из жироводонепроницаемого картона с полимерными покрытиями, в пакеты из полиэтиленовой пленки, наполненной титаном. Бумажные пакеты могут быть разной формы: тетра-пак (трехгранная призма), пуре-пак (высокий столбик с квадратным основанием), тетра-брик (в форме кирпича). От формы пакета зависит многое: удобство покупки для покупателя, вид транспортной тары, устойчивость упаковки в процессе производства и товародвижения. Чем острее углы в пакетах (тетра-пак), тем быстрее они повреждаются, дают течь, что влечет определенные потери. Для укладки тетра-паков разработана и применяется специальная тара - ящики шестигранной формы из полиэтилена низкого давления. Молоко в упаковках пуре-пак и тетра-брик блоками по 10-12 шт. покрывают термоусадочной пленкой и укладывают в тару-оборудование. Фин-пак - мягкий полимерный пакет также удобен для товародвижения молока. Применение этих упаковок позволяет отказаться от использования возвратной стеклянной тары. Однако надо помнить, что вся полимерная тара у нас пока не утилизируется и загрязняет окружающую среду.

Дополнительной информацией для покупателей является нанесение на пакеты сведений о составе продукта, калорийности, рисунков и указателей по вскрытию тары, условий и сроков хранения. Оформление маркировки пакетов должно быть четким, красочным.

Стерилизованное молоко при температуре от 0 до 10°С может храниться до 6 мес, при температуре от 0 до 20°С - не более 4. Помещения и камеры для хранения молока должны быть вентилируемыми и затемненными.