Современные технологии продуктов животного происхождения. Лабораторный практикум. Учебное пособие

Новая технология молока пастеризованного с увеличенным сроком хранения. В целом наибольшее влияние на качество молока и стойкость его в процессе длительного хранения оказывают такие технологические операции, как: резервирование сырого молока, бактофугирование, двукратная пастеризация, асептический розлив (рис. 3).

Приемка молока цельного

Очистка молока бактофугированием (t = (65 ± 5) °С)

Пастеризация (t = (78 ± 2) °С, τ = 20 с)

Охлаждение, резервирование (t = (4 ± 2) °С)

Нормализация в потоке

Гомогенизация (t = (65 ± 5) °С)

Пастеризация (t = (95 ± 2) °С, τ = 4 с)

Охлаждение (t = (4 ± 2) °С)

Асептический розлив продукта

Хранение и реализация

Рис. 3. Технологическая схема производства питьевого пастеризованного молока с увеличенным сроком годности

Наибольший эффект оказывает бактофугирование с последующей пастеризацией (количество микроорганизмов уменьшается в 105 раз). При дальнейшем резервировании число микроор-

21

ганизмов несколько повышается, однако вторая пастеризация позволяет существенно уменьшить их количество (в 102 раза).

Для сохранения основных физико-химических, сенсорных и биологических свойств молока и эффективного воздействия на состав его микрофлоры целесообразно проводить пастеризацию при температуре (95±2) ºС в течение 4 с.

В настоящее время разработана модифицированная схема производства молока пастеризованного с увеличенным сроком хранения, предусматривающая применение процесса бактофугирования (рис. 3).

Технологии питьевого молока, пастеризованного в таре. В

условиях современного рынка упаковке принадлежит ведущая роль в восприятии вкуса потребителем. Однако, используя тот или иной вид упаковки, можно существенно варьировать срок хранения молока пастеризованного.

Для температурной обработки молоко в таре помещалось в рабочую зону автоклава. Вода, подаваемая циркуляционным насосом и нагретая до заданной температуры, с помощью душа равномерно орошала бутылки с молоком, обеспечивая быстрый и равномерный нагрев продукта.

Пастеризация при температуре74 ºС с выдержкой 15 мин позволяет получать продукт со сроком годности до 25 сут без изменения органолептических и физико-химических показателей при температуре хранения 3-6 ºС.

Порядок выполнения работы

1. Определить состав и свойства исходного сырья для производства молока пастеризованного с увеличенным сроком годности – молока цельного, молока обезжиренного (массовая доля жира, кислотность, плотность, группа термоустойчивости по алкогольной пробе).

2. Каждой бригаде в соответствии с заданием преподавателя выполнить продуктовый расчет для молока пастеризованного с увеличенным сроком годности с массовой долей жира1,5; 2,5; 3,2; 3,5; 3,8 % и определить потребность в сырье.

22

3.По результатам расчетов составить 1 дм3 нормализованной смеси для производства молока пастеризованного с увеличенным сроком годности.

4.Провести подогрев нормализованной смеси до (65±5) ºС, очистку (фильтрованием) и гомогенизацию на лабораторном гомогенизаторе.

5.Нормализованную гомогенизированную смесь пастеризовать при (78±2) ºС и выдержке 20 с.

6.Молоко пастеризованное охладить до4-6 ºС и провести вторую пастеризацию при (78±2) ºС и выдержке 20 с.

7.Молоко после второй пастеризации охладить до 4-6 ºС. Определить основные физико-химические показатели готового продукта (массовую долю жира, кислотность титруемую и активную, вязкость, плотность, размер частиц казеина). Полученные данные записать в таблицу.

Таблица

Результаты выполненных исследований

Молоко пастеризованное

Показатели с повышенной контрольное

хранимоспособностью

Массовая доля жира, % Активная кислотность, ед. рН Титруемая кислотность, ºТ Вязкость, Па·с Плотность, кг/м3 Размер частиц казеина, м

8. Сравнить их с показателями молока пастеризованного, выработанного в соответствии с ГОСТ31450-2013 «Молоко питьевое. Технические условия». На основании полученных результатов необходимо сделать вывод о соответствии выработанного продукта требованиям нормативно-технической документации, предъявляемым к данной ассортиментной группе молочных продуктов.

23

Контрольные вопросы

1.Какие существуют перспективы производства молочных продуктов с увеличенным сроком хранения?

2.Как влияют компоненты молока-сырья на его хранимоспособность?

3.Как повысить качество сырого молока?

4.Какие технологические факторы влияют на качество молока в процессе обработки?

5.Как влияет бактофугирование на микробиологические и физико-химические свойства молока?

6.Какие режимы пастеризации молока применяются при производстве молока пастеризованного с увеличенным сроком годности?

7.Назовите основные технологические процессы и режимы при производстве молока пастеризованного с увеличенным сроком годности.

8.Назовите основные виды молока пастеризованного с увеличенным сроком годности.

Лабораторная работа № 3. ПРИМЕНЕНИЕ МЕМБРАННЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ СРОКОВ ГОДНОСТИ

ПИТЬЕВОГО МОЛОКА

Цель работы: изучение технологии молока питьевого с длительным сроком хранения, выработанного с применением микрофильтрации.

Приборы, материалы и реактивы: молоко обезжиренное

5 дм3, сливки с массовой долей жира 20 % 0,5 дм3, стаканы из термостойкого стекла вместимостью 0,6 дм3 (2 шт.), колбы мерные на 100 см3 (2 шт.), цилиндр мерный на 250 см3, пипетки на 1 и 10 см3, пипетки на 10,77 см3, жиромеры молочные, спирт изоамиловый, кислота серная (ρ = 1810-1820 кг/м3), часы песочные, баня водяная, термометр, лактоденсиметр, рН-метр, водный раствор гидроксида натрия концентрацией 0,1 моль/дм3, спиртовой рас-

24

твор фенолфталеина концентрацией 1,0 %, раствор сульфата кобальта концентрацией 2,5 %, растворы этанола концентрацией 68; 70; 72; 75; 80 %, чашки Петри, установка для микрофильтрации.

Краткие теоретические сведения

Контроль роста и размножения микроорганизмов в молокесырье и минимизация факторов риска при его переработке могут обеспечиваться разными способами. Для получения бактерицидного эффекта можно проводить тепловую обработку в различных температурно-временных режимах (термизацию, пастеризацию, УВТ-обработку или стерилизацию в автоклаве). Несмотря на то, что эти виды тепловой обработки широко распространены в молочной отрасли для обеспечения безопасности молочных продуктов для здоровья, они неизбежно бывают связаны с необратимыми изменениями компонентов молока и, как следствие, с изменением их вкуса, запаха и функциональных свойств, а также влияют на сыропригодность молока. Кроме того, в термообработан-

ном молоке остаются лизированные клетки с их потенциально активными ферментами, что сокращает срок хранения молока. В производстве сыра для удаления из минимально пастеризованного молока бактерий и спор применяют также бактофугирование. Удаление спор обусловлено их более высокой плотностью относительно клеток бактерий. Однако логарифмический порядок

снижения численности микроорганизмов обычно невелик (~1 log10), при этом возможны потери белка (в зависимости от

типа используемого оборудования до 2,5-12,0 г/100 г).

В этом контексте определенный интерес представляет микрофильтрация, представляющая собой нетермическую технологию консервирования молока. Типовой процесс микрофильтрации представлен на рисунке. Очистке обычно подвергается обезжиренное молоко, так как размеры жировых шариков и бактерий имеют примерно одинаковый порядок. Поэтому при обработке цельного молока сильнее проявляется засорение мембран. После сепарирования сливок обезжиренное молоко подвергают микрофильтрации с применением многоканальных керамических мембран с размером пор1,4 мкм, которые задерживают бактерии, а

25

белки пропускают (рисунок); полученное обезжиренное молоко обычно подвергают тепловой обработке при 50 °С.

Молоко коровье цельное сырое

Сепарирование при t = 55 ± 5 ºС

Рисунок. Схема микрофильтрации цельного молока-сырья для получения питьевого молока

(VRR – соотношение полученного и исходного объемов молока, подвергнутого микрофильтрации)

Логарифмический порядок снижения численности бактерий на первых керамических мембранах составлял2-3 log10, а на современных мембранах Sterilox или GP с размером пор1,4 мкм

26

достигает 3-4 log10 (это касается молока, полученного в странах с хорошо развитым его производством при начальной общей бактериальной обсемененности < 200·103 КОЕ/см3). МФ-мембранами хорошо задерживаются спорообразующие бактерии, способные выживать после пастеризации (логарифмический порядок снижения их численности составляет >4,5 log10). Результаты исследований, проведенных в Институте Пастера и во французском Науч- но-исследовательском агрономическом институте(INRA), подтверждают, что в обезжиренном микрофильтрованном молоке патогенные бактерии содержатся в количестве менее 1 КОЕ/см3, а логарифмический порядок снижения численностиListeria monocytogenes, Brucella abortus, Salmonella typhimurium и Mycobacterium tuberculosis составляет 3,5-4,0 log10. Таким образом, микрофильтрованное молоко можно считать таким же безопасным для здоровья, что и пастеризованное молоко.

Для того чтобы обеспечить в готовом продукте требуемое соотношение белка и жира, микрофильтрованное молоко смешивают со сливками, подвергнутыми традиционной тепловой обработке. Поскольку при этом высокотемпературной тепловой обработке подвергается менее 10 % молока, органолептические свойства готового продукта существенно улучшаются. Можно утверждать, что микрофильтрация молока более эффективна, чем бактофугирование, и, в отличие от тепловой обработки, она не только подавляет жизнедеятельность бактерий, но и физически удаляет из молока бактерии, споры, лизированные клетки и другие примеси.

В результате потребителям предложено несколько новых продуктов, причем Франция - это единственная страна, где официально разрешен промышленный выпуск и реализация сырого микрофильтрованного молока с длительным сроком годности (ESF, extended shelf-life). Обезжиренное молоко смешивают с нужным количеством термообработанных сливок(95 °С в течение 20 с), после чего полученную смесь гомогенизируют и разливают в асептическую упаковку. Подтвержденный срок годности такого молока при температуре(4±2) ºС составляет три недели.

Во Франции молоко Marguerite® является сырым, так как оно не подвергается традиционной пастеризации и его фосфатазный тест

27

положительный. Такое молоко производят только во Франции годовым объемом порядка 8 млн л.

На других предприятиях и в большинстве других стран цельное питьевое микрофильтрованное молоко в целях соблюдения требований нормативных документов в конце производственного цикла подвергают пастеризации(72 °С в течение 15 с).

Это позволяет существенно увеличить срок годности, который при температуре хранения ~ 4 °С составляет пять недель. Благодаря хорошим органолептическим свойствам и длительному сроку годности такое молоко пользуется популярностью на рынке.

На некоторых предприятиях используют МФ-мембраны с размером пор 1,4 мкм для предварительной обработки УВТмолока, поскольку удаление термостойких ферментов, присутствующих в мертвых бактериальных и соматических клетках, позволяет уменьшить интенсивность тепловой обработки и тем самым образование «кипяченого» привкуса, а также увеличить срок хранения продукта. Вместе с тем в секторе производства питьевого молока предварительная микрофильтрация обезжиренного молока используется и для получениядругих молочных производных, в том числе низкотемпературного сухого молока, сухого казеина и концентрата молочного белка.

Возможно использование также МФ-мембран с меньшим размером пор (0,5-0,8 мкм). При этом производительность по пермеату составляет при 50 ºС около 400 л/(ч · м2). После смешивания с УВТ-сливками и гомогенизации при80 °С применяют тепловую обработку (95 °С в течение 6 с), цель которой - только инактивация эндогенных ферментов молока. Полученное молоко (Ultima®) считается стерилизованным, так как логарифмический порядок снижения численности Clostridium botulinum составляет 13 log10. Это молоко может храниться при комнатной температуре до 8 мес., а его органолептические свойства считаются аналогичными молоку, пастеризованному методом кратковременной высокотемпературной обработки (HTST), и намного превышающими показатели традиционного УВТ-молока. В настоящее время такое молоко производят в Великобритании. Его объемы незначительны относительно традиционного питьевого молока.

28

Относительно недавно была запатентована технология удаления бактерий v спор (также на базе микрофильтрации) из необезжиренного молока. Для этого используют МФ-мембраны со средним размером пор0,8 или 1,4 мкм, но первоначально цельное или частично обезжиренное молоко гомогенизируют, уменьшая размеры жировых шариков. Стерильность молока, полученного с помощью МФ-мембран с размером пор 0,8 мкм, позволяет уменьшить интенсивность последующей тепловой обработки до 96 °С в течение 6 с и обеспечить возможность длительного хранения продукта при комнатной температуре. По сравнению с УВТ-молоком (140 °С в течение 4 с) сначала гомогенизированное, а затем микрофильтрованное(0,8 мкм) молоко характеризуется следующими преимуществами: а) уменьшается степень денатурации белка, благодаря чему увеличивается пищевая ценность; б) улучшаются органолептические свойства; в) увеличивается срок годности готового продукта (6 мес. при температуре 20 °С, тогда как у УВТ-молока - 3 мес.). Срок хранения микрофильтрованного молока, полученного с помощью МФ-мембран с размером пор 1,4 мкм, при температуре 4 °С намного больше, чем у пастеризованного.

Снижение бактериальной обсемененности с помощью микрофильтрации применяется также при обработке молока для производства сыра. При этом удаляются соматические клетки и споры, особенно клостридий, которые способны выживать в условиях традиционной пастеризации и вызывать пороки твердых и полутвердых сыров. Обычно естественное присутствие этих спор регулируют посредством внесения нитратов и других добавок, позволяющих предотвратить «позднее вспучивание» полутвердых и твердых сыров. Максимальное удаление спор с помощью микрофильтрации позволяет обойтись без внесения нитратов и выпускать натуральные продукты без добавок. Такую предварительную микрофильтрацию молока проводят при температурах 50 или 35 °С с учетом некоторых специфических параметров, позволяя сыроделам предотвратить негативное влияние тепловой обработки на нежировые фракции применяемого молока.

29

Порядок выполнения работы

1.Определить состав и свойства исходного сырья – молока обезжиренного, сливок.

2.Провести микрофильтрацию обезжиренного молока через полупроницаемые мембраны с размером пор1,4 мкм при температуре 50 ºС, VRR = 20. В микрофильтрованном молоке определить основные физико-химические показатели.

3.Провести пастеризацию сливок-сырья при температуре (95±2) ºС с выдержкой 20 с и охладить до (50±5) ºС.

4.Каждой бригаде в соответствии с заданием преподавателя выполнить продуктовый расчет для молока питьевого с длительным сроком годности с массовой долей жира 3,2; 3,5; 3,8 % и определить потребность в сырье.

5.По результатам расчетов составить 1 дм3 нормализованной смеси для производства молока питьевого с длительным сроком годности. Провести подогрев нормализованной смеси до (65±5) ºС и гомогенизацию на лабораторном гомогенизаторе.

6.Нормализованную гомогенизированную смесь пастеризовать при (76±2) ºС и выдержке 20 с. Затем молоко необходимо охладить до 4-6 ºС.

7.В готовом продукте определить основные физикохимические показатели, а также КМАФАнМ посевом на МПА. Полученные данные записать в таблицу.

30