5.4. Охлаждение и замораживание молока и молочных продуктов

Известно, что стойкость молока и молочных продуктов в основном зависит от температуры, при которой оно хранится, так как в определенных пределах температуры микроорганизмы развиваются тем быстрее, чем выше температура.

Охлаждение сырого молока способствует увеличению продолжительности бактерицидной фазы (см. раздел 2.4.1, стр. 46).

На основании многочисленных данных можно сказать, что качество молока не ухудшается при температуре ниже 6,1 С, температура выше 12,7 С - это та критическая точка, выше которой порча молока происходит со все возрастающей скоростью по мере повышения температуры.

По окончании бактерицидной фазы в молоке при высокой температуре хранения (13-15 С) начинается быстрое размножение разнообразной микрофлоры. При этом в нем могут накапливаться бактериальные токсины, вызывающие сильные пищевые отравления, появляются окисленный и прогорклый привкусы, повышается титруемая кислотность, и молоко свертывается. Поэтому температура 6-10 С является предельной для кратковременного (не более 1-х суток) хранения сырого молока. При необходимости более длительного хранения (2-5 суток) молоко охлаждают до температуры 2-5 С. При этой температуре содержание сухих веществ, жира и белка в процессе хранения не изменяется. Однако длительное его хранение, особенно после предварительной обработки (центробежной очистки, перекачивания насосами и т.д.), может влиять на физико-химические, органолептические и технологические свойства молока.

При охлаждении молока жир переходит из жидкого состояния в твердое, в результате чего повышается его вязкость и плотность. Вследствие кристаллизации высокоплавких триглицеридов жировых шариков изменяются состав и свойства их защитных белковых оболочек. Кроме этого, механические воздействия могут привести к повреждению оболочек и повышению степени дестабилизации жировой фазы, и поэтому в таком молоке активнее происходят липолиз и окисление липидов. При длительном низкотемпературном хранении молока уменьшается средний диаметр казеиновых мицелл, увеличивается содержание γ-казеина. Молоко медленнее свертывается сычужным ферментом, снижается интенсивность синерезиса.

В процессе хранения в плазме молока повышается количество ионов кальция, что приводит к снижению термоустойчивости молока.

Важно помнить, что холод убивает бактерий не так, как это делает тепло. Хранение молока при 0 С не оказывает значительного разрушающего влияния на бактерии: действие этой температуры в основном проявляется в сдерживании их развития и обмена веществ или химической активности.

Однако медленное уничтожение бактерий при низких температурах все же происходит, причем скорость его различна в зависимости от вида микроорганизма и конкретных условий. Существует мнение, что убивает бактерии не холод, а связанное с ним механическое воздействие в процессе кристаллизации.

Молоко после пастеризации должно быть как можно быстро охлаждено. Установлено, что температура охлаждения для молока и молочных продуктов должна быть от 2 до 6 С.

Замораживание молока и молочных продуктов имеет большое практическое значение, так как упрощает транспортировку, дает возможность продолжительного хранения молока и молочных продуктов. В последнее время большим успехом на рынке молочных продуктов пользуются замороженные десерты - это и мороженое, и йогурты, и суфле и др. продукты. Много внимания уделяется замораживанию творога и творожных продуктов, в частности, глазированных сырков.

Наша задача - рассмотреть изменения молока при замораживании, так как молоко является сложным раствором, в котором находятся и коллоидальные частицы, и стабилизирующие его вещества. К стабилизирующим веществам можно отнести не только электролиты - неорганические и органические соли, но и молочный сахар.

В молоке при замораживании могут иметь место следующие изменения: изменения молока как коллоидального раствора, которые проявляются как в изменении свойств молока в целом, так и изменения, касающиеся различного распределения составных частей молока в замерзшей массе.

При замораживании молока в отдельных его участках увеличивается концентрация всех его составных частей как стабилизирующих коллоиды, так и стимулирующих их коагуляцию.

Характер изменений состава молока при замораживании может быть изложен в следующих положениях.

1. Молоко при замораживании охлаждается снаружи внутрь, и в связи с этим наружные слои замерзшего куска - наиболее бедны составными частями молока, внутренние - наиболее богаты. Исключение составляет жир, который, успевая при медленном охлаждении и спокойном состоянии молока подняться вверх, концентрируется в верхнем слое.

2. Все составные части молока, за исключением жира, увеличивают свою концентрацию снаружи внутрь приблизительно в одинаковой степени пропорционально их начальной концентрации, так что увеличивается только их количественное содержание, соотношения составных частей друг к другу изменяются сравнительно мало.

3. Параллельно с изменениями химического состава отдельных слоев изменяются также физические свойства этих слоев молока: плотность, вязкость, кислотность, электропроводность и др. Концентрация ионов водорода во всех частях замороженного куска молока остается почти одинаковой, что объясняется большой буферной емкостью молока.

4. В гомогенизированном молоке жир распределяется почти так же, как и остальные части молока.

Кроме этого, при замораживании происходят различные изменения в самих составных частях молока, нежелательные с точки зрения технологических свойств молока.

К таким изменениям, в первую очередь, относятся дестабилизация жировых шариков, изменение дисперсности, окисление, липолиз. Все это приводит к потерям жира, изменению качества молочных продуктов, снижению сроков хранения высокожирных продуктов.

Однако следует отметить, что данные изменения состава и свойств молока при замораживании зависят от температуры и скорости замораживания.

Молоко замерзает при температуре ниже минус 0,54 С. В интервале от минус 0,54 до минус 3,5 С в лед превращается основная часть (80-85 %) воды, процесс льдообразования практически заканчивается при температуре минус 30 С.

Замораживание используется в производстве мороженого, являясь основным процессом, определяющим структуру и консистенцию готового продукта. Замораживание проводят в две стадии: 1) частичное замораживание влаги (45-55 % всего количества) с одновременным взбиванием смеси во фризере и 2) окончательное превращение в лед оставшейся влаги во время закалки.

В некоторых случаях используют замораживание сливок, например, если предприятие имеет возможность заморозить летние сливки и хранить их в замороженном состоянии от 6-ти до 9-ти месяцев с целью использования их в зимний период для выработки масла, сметаны или других молочных продуктов.

Сущность процесса замораживания сливок основана на явлении фазового изменения (перехода водной фазы в лед). При этом так же, как и в молоке, затормаживается или полностью прекращается развитие микроорганизмов, содержащихся в сливках, прекращаются процессы окислительной порчи, снижается действие большинства ферментов. В результате повышается сохраняемость качества сливок.

Эффективность использования летних замороженных сливок для выработки сливочного масла в осенне-зимний период заключается в улучшении консистенции пищевой ценности «зимнего» масла, сглаживанию сезонности производства.

Существует четыре способа замораживания сливок: в блоках на воздухе при температуре минус 25 С; в виде пластин толщиной 50 мм в контактных пластинчатых аппаратах; на металлических охлаждаемых барабанах при толщине замораживаемого слоя сливок 1,2-1,5 мм, который соскребается в виде стружки; в виде мелкодисперсных частиц в среде азота.

Массовая доля жира в сливках, используемых для замораживания и резервирования - от 45 до 80 %. Режимы хранения замороженных сливок: температура - от минус 10 до минус 20 С, продолжительность хранения - до 9 месяцев.

Хранение масла при низких температурах – широко признанный способ обеспечить его стойкость. При температуре хранения масла от минус 15 до минус 12,2 С в нем практически не возникают различные привкусы и посторонние запахи.

При температуре масла ниже минус 11 С микробиологические процессы в нем прекращаются, замедляются и химические процессы. Поэтому сладкосливочное масло рекомендуется сразу после выработки помещать в холодильную камеру с минусовой температурой, при которой имеет место замерзание плазмы.

Сыр замерзает при температуре от минус 4 до минус 14 С в зависимости от его возраста, содержания соли и влажности. Замораживание не влияет на вкус, но делает сыр крошливым; при оттаивании нормальное строение обычно восстанавливается. В настоящее время замораживание используется для хранения и реализации тертого сыра, используемого для приготовления пиццы и других блюд.

Самое основное применение процесса замораживания масла, творога, сыра - это обеспечение длительного сохранения продуктов, выработанных в летний период времени, когда наблюдается их избыток на рынке и снижение на них цен.

Вопросы для самостоятельной работы:

1. Как влияет охлаждение и замораживание на состав и свойства молочного сырья?

2. Где применяются процессы охлаждения и замораживания в производстве молочных продуктов?

3. Назовите нетрадиционные способы инактивации микрофлоры молока (ионизирующее излучение, микрофильтрация, микроволновая обработка, ультрафиолетовое излучение, озонирование, химическая стерилизация и т.д.).

Контрольные вопросы:

1. Охарактеризуйте назначение, сущность, режимы термизации, пастеризации, УВТ-обработки и стерилизации.

2. Как влияют режимы тепловой обработки на состав и свойства молочного сырья?

3. Охарактеризуйте назначение, сущность, режимы процессов деаэрации и дезодорации молочного сырья.

4. С какой целью применяют дезодарацию и деаэрацию в молочной промышленности?

5. Охарактеризуйте назначение процессов охлаждения и замораживания в производстве молочных продуктов.

6. БАКТЕРИАЛЬНЫЕ ЗАКВАСКИ, ПРЕПАРАТЫ

И КОНЦЕНТРАТЫ ДЛЯ ФЕРМЕНТИРОВАННЫХ

МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

6.1. Роль молочнокислой микрофлоры

в производстве молочных продуктов

На протяжении довольно длительного периода считалось, что достаточно молоко пропастеризовать, охладить до требуемой температуры, заквасить, чтобы получить продукт требуемого качества. Однако практика работы предприятий показала, что в процессе производства кисломолочной продукции возникает немало затруднений, связанных с тем, что направление микробиологических процессов отклоняется от предполагаемого, в результате чего возникают пороки готовой продукции.

Качество кисломолочных продуктов, сыров зависит в огромной степени от применяемой при их производстве закваски. Для каждого вида кисломолочных продуктов используется определенная закваска, которая обеспечивает в продукте необходимый вкус, запах, консистенцию.

Обязательным компонентом заквасочной микрофлоры для всех ферментированных молочных продуктов являются молочнокислые бактерии. С целью придания продуктам оригинальных органолептических свойств, повышения пищевой и биологической ценности, придания профилактических и лечебных свойств, защиты молочных продуктов от бактериальных повреждений, увеличения сроков хранения продуктов и т.д. в состав заквасочной микрофлоры включают отдельные виды и штаммы немолочнокислых бактерий, в частности, бифидобактерии, пропионовокислые микроорганизмы, уксуснокислые бактерии.

Закваски играют важную роль в обеспечении эффективности производства ферментированных молочных продуктов, их конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках.

Значимость заквасок в биотехнологии ферментированных молочных продуктов обусловлена тем, что при получении, хранении и обороте продукции происходят рост, размножение и жизнедеятельность заквасочной микрофлоры, приводящие:

• к модификации и преобразованию основных частей молока в составные компоненты получаемых продуктов, формирующие их специфические пищевые, функциональные и органолептические свойства (например, сбраживание лактозы до молочной кислоты и других органических кислот, спиртов, альдегидов и кетонов, углекислого газа, преобразование лактата в пропионовую кислоту; модификация и гидролиз белков молока с образованием растворимых белков, широкого спектра пептидов, свободных аминокислот; преобразование молочного жира и т.д.);

• изменению физико-химических свойств продукта (снижению рН, окислительно-восстановительного потенциала, парциального давления кислорода), оказывающих существенное влияние на рост, размножение и метаболизм незаквасочной микрофлоры (обычно представляющей опасность для качества продукции и/или здоровья и жизни человека), на интенсивность и направленность биохимических и физико-химических процессов;

• формированию специфической структуры и консистенции продуктов;

• подавлению роста, размножения и жизнедеятельности посторонних и опасных для продуктов и человека микроорганизмов в результате конкуренции за доступные трофические соединения; образованию специфических и неспецифических веществ, обладающих антимикробным действием.

Сегодня российский рынок бактериальных средств для ферментирования молочных продуктов - один из наиболее насыщенных в мире. При этом предлагаемые отечественными и зарубежными фирмами бактериальные средства имеют разнообразный аксонометрический состав (групповой, видовой, штаммовой), различаются принципами отбора и подбора культур в состав заквасочной микрофлоры, физиолого-биохимическими и биотехнологическими свойствами отдельных культур, входящих в состав заквасочных комбинаций, физическим состоянием заквасок, количеством жизнеспособных клеток заквасочных микроорганизмов, способами применения, назначением и т.д.

В зависимости от числа видов микроорганизмов, входящих в состав микрофлоры, бактериальные закваски (БЗ) и бактериальные концентраты (БК) подразделяют на два типа:

1) моновидные, состоящие из микроорганизмов одного вида;

2) поливидные, состоящие из двух или более видов микроорганизмов.

В зависимости от температурных границ роста микроорганизмов, входящих в состав микрофлоры, выделяют мезофильные (температурный интервал жизнедеятельности от 5 до 40 С с оптимумом 25-30 С), термофильные (температурный интервал жизнедеятельности от 15 до 60 С с оптимумом 40-50 С) и смешанные. В состав мезофильных БЗ и БК входят следующие группы микроорганизмов: лактококки, лейконостоки, молочнокислые палочки, бифидобактерии и другие мезофильные микроорганизмы. В состав термофильных БЗ и БК входят термофильные молочнокислые палочки и термофильный стрептококк. В состав смешанных БЗ и БК входят термофильные и мезофильные микроорганизмы.

В зависимости от физического состояния и способа производства БЗ и БК выпускают: жидкие; сухие, получаемые сублимационной сушкой; сухие, получаемые распылительной сушкой; сухие, получаемые сушкой адсорбентами; замороженные; на плотных средах.

В зависимости от количества жизнеспособных клеток и способа получения выделяют:

• бактериальные закваски, при производстве которых не производится концентрирование микробных клеток, поэтому количество жизнеспособных клеток в них обычно составляет n10⁸-n10¹⁰ КОЕ/г (см³);

• бактериальные концентраты, при производстве которых обязательным этапом является концентрирование бактериальной биомассы; содержат в 1 г бакконцентрата n10¹¹ КОЕ/г (см³).

Важную роль бактериальные закваски, концентраты и препараты (далее – бактериальные средства) играют в производстве кисломолочных продуктов с пробиотической микрофлорой.

При производстве кисломолочных напитков, кроме кефира и кумыса, применяются закваски чистых культур молочнокислых микроорганизмов.

Для придания сгустку сметанообразной консистенции в некоторые закваски вводят сливочные стрептококки (25 С). В состав некоторых заквасок вводят ароматообразующие стрептококки (25-30 С). Все эти микроорганизмы могут повысить в продукте кислотность до 120 Т.

Более сильными кислотообразователями являются молочнокислые палочки - болгарская и ацидофильная (40-45 С). Кислотность молока повышается до 200-300 Т. В состав некоторых заквасок также входят дрожжи.

Детальное знание особенностей взаимоотношений между отдельными видами и штаммами микробов позволяет формировать ассоциации бактерий со специфическими особенностями их жизнедеятельности. Большинство промышленных бактериальных препаратов и представляют такие комплексы. Исключение составляют эволюционно сложившийся симбиоз дрожжей, молочнокислых и уксуснокислых бактерий - так называемые кефирные грибки.