Современные технологии продуктов животного происхождения. Лабораторный практикум. Учебное пособие

На основании полученных результатов необходимо сделать вывод о соответствии выработанного продукта требованиям нор- мативно-технической документации, предъявляемым к данной ассортиментной группе молочных продуктов.

Контрольные вопросы

1.Какими способами возможно снизить содержание нежелательной и патогенной микрофлоры в молоке и молочном -сы рье? Приведите достоинства и недостатки каждого из них.

2.Каким образом классифицируются мембранные способы обработки молочного сырья?

3.Поясните сущность процесса микрофильтрации и режимы, применяемые для очистки молочного сырья.

4.Назовите основные технологические процессы и режимы при производстве молока питьевого с длительным сроком годности (ESF-молока).

5.Почему при производстве молока с длительным сроком годности процессу микрофильтрации предшествует операция сепарирования? Возможно ли проводить микрофильтрацию цельного молока?

6.С какой целью применяют микрофильтрацию в сыроделии? Поясните особенности проведения этого процесса при подготовке молока к сычужному свертыванию.

Лабораторная работа № 4. ТЕХНОЛОГИИ НИЗКОЛАКТОЗНЫХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Цель работы: изучение технологии производства молока с гидролизованной лактозой и его применение для кисломолочных продуктов (йогурт, творог).

Приборы, материалы и реактивы: молоко обезжиренное

1,0 дм3, стаканы из термостойкого стекла вместимостью 0,6 дм3 (2 шт.), колбы мерные на 100 см3 (4 шт.), цилиндр мерный на 250 см3, пипетки на 10 см3, пипетки градуированные на 1 см3, пи-

31

петки 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 концентрацией0,1 моль/дм3, спиртовые растворы фенолфталеина концентрацией 1,0 и 2,0 %, раствор сульфата кобальта с массовой долей2,5 %, бюксы металлические с крышками, марля, раствор формалина с массовой долей38-40 %, ферментный препарат Maxilact®, раствор уксуснокислого цинка массовой концентрацией 300 г/дм3 и железистосинеродистого калия массовой концентрацией 150 г/дм3, сахариметр, стеклянные кюветы для сахариметра длиной 200 или 400 мм.

Краткие теоретические сведения

Известно, что из-за низкой кишечной активности лактазы, не все люди способны одинаково легко переваривать лактозу молока. Процентное соотношение нарушения всасывания лактозы у представителей европеоидной расы варьируется от2 % (датчане) до примерно 19 % (американцы) (рисунок).

Непереносимость лактозы проявляется в следующих случаях:

-из-за очень редких врожденных болезней некоторые люди испытывают недостаток активности лактазы с самого рождения. Это приводит к серьезным нарушениям нормальной работы же- лудочно-кишечного тракта, которые могут стать фатальными;

-преждевременное рождение может быть причиной ненормально низкой активности лактазы. Однако активность лактазы почти полностью восстанавливается в пределах одного или двух месяцев;

-у сильно недокормленных детей, у которых есть нарушение всасываемости белковых калорий, временно активность лактазы может полностью отсутствовать. Из-за нарушения работы кишечника активность лактазы может быть временно потеряна.

Предварительная обработка молока ферментными препаратами предупреждает эти кишечные проблемы. Необходимость гидролиза лактозы обусловлена также ее низкой сладостью и растворимостью. При определенных условиях(пересыщении раствора) лактоза выпадает в осадок в виде кристаллов. Это наблю-

32

дается при производстве мороженого и сгущенных молочных консервов и приводит к значительному ухудшению товарного вида и качественных показателей продуктов. Гидролиз лактозы позволяет предотвратить указанные пороки и создает возможность получения ряда новых продуктов с заданными функциональными свойствами (сладость, растворимость, стойкость при хранении).

Рисунок. Распространенность лактазной недостаточности в мире

Во многих странах для людей, страдающих непереносимостью лактозы, разрабатывают специальные низко- и безлактозные смеси. Это достигается различными способами: сбраживанием лактозы молока молочнокислыми бактериями, применением ферментативного гидролиза, смешиванием различных компонентов с выделенным ультрафильтрацией молока молочным белком.

Гидролиз лактозы протекает с образованием галактозы и глюкозы. Образующиеся моносахариды в условиях гидролиза практически мгновенно достигают мутаратационного равновесия.

33

Таким образом, получается смесь четырех изомерных форм. Восстанавливающие сахара, образующиеся при гидролизе, в кислой среде подвергаются дальнейшим деструктивным превращениям. Скорость гидролиза определяется кислотностью среды, температурой и дозировкой ферментного препарата.

Для производства продуктов с гидролизованной лактозой (сиропы, сывороточные концентраты, углеводные модули, низколактозное молоко и кисломолочные продукты) могут быть использованы следующие виды молочного лактозосодержащего сырья: молоко цельное и обезжиренное; сыворотка молочная (подсырная и творожная); ультрафильтраты (пермеаты) обезжиренного молока и молочной сыворотки; растворы молочного сахара различной доброкачественности по лактозе.

Объемы производства молока с гидролизованной лактозой в России крайне малы и не удовлетворяют спрос населения с интолерантностью лактозы. Для производства такого продукта необходимы ферментные препараты лактазы дрожжевого происхождения, имеющие нейтральный рН-оптимум. В России имеется необходимая нормативная база и накоплен достаточно большой опыт их выработки.

Внастоящее время из всех продуктов с гидролизованной лактозой наибольшими объемами продаж характеризуется гидролизованное молоко. Кислый привкус натурального йогурта может приглушиться за счет добавления гидролизованной лактозы, увеличив сладость, что является положительным фактором для покупателей. Сыворотка с гидролизованной лактозой и пермеат обладают сладким привкусом и могут использоваться для замены сахарозы. Сыворотка с гидролизованной лактозой используется также для частичной замены обезжиренного молока в производстве молочных десертов, таких, как мороженое (уменьшает дефекты кристаллизации лактозы в консистенции и уменьшает точку замерзания, что придает мягкость и нежность продукту). Концентрированная гидролизованная сыворотка также может быть использована в качестве корма, а в кондитерском производстве– для усиления вкуса и увлажнения готовых изделий.

Взависимости от того, какие требования предъявляет рынок к молочным продуктам, можно вырабатывать с использованием гидролиза:

34

-пастеризованное молоко, которое, будучи охлажденным, сохраняет свои качества аналогично обычному пастеризованному молоку;

-стерилизованное молоко в асептической упаковке, которое не требует охлаждения и сохраняет свои качества в течение нескольких месяцев. Режимы тепловой обработки и последующего охлаждения подбираются с учетом предотвращения реакции Майяра;

-сухое молоко (распылительной сушки). Это молоко, собираемое после сушки в бункере, должно иметь чуть более низкую температуру, чем при обычных технологиях, чтобы предотвратить налипание его на стенках. Быстрое охлаждение также предотвращает реакцию Майяра. Полученный порошок слегка гигроскопичен, однако он может храниться в течение достаточно длительного времени в прохладном месте в герметичной упаковке, в том числе в среде азота;

-кисломолочные напитки, шоколадное и крахмальное молоко, пудинги, мороженое и другие продукты. Благодаря повышению сладости молока при гидролизе имеется возможность частичной экономии натурального сахара, входящего в рецептуры некоторых продуктов.

Технологический процесс. Исходным сырьем для гидролиза может быть цельное молоко, полужирное или обезжиренное. Его можно обогащать витаминами и минеральными веществами до или после гидролиза, а гидролизованный продукт можно пастеризовать и охлаждать.

Ферментный препарат Maxilact® представляет собой препарат очищенной лактазы, выделенной из отборных штаммов мо-

лочных дрожжей Saccharomyces (Kluyveromyces) marxianus va. Lactis и предназначен для гидролиза лактозы в молоке и сыворотке на глюкозу и галактозу.

Гидролиз можно осуществлять при любых температурах в диапазоне от 4-40 ºС, однако с учетом предотвращения микробиологической порчи продукции наиболее целесообразно обрабатывать молоко при 6 ºС в течение ночного периода времени, или при 38 ºС в течение нескольких часов. При несоблюдении температурного диапазона происходит инактивация фермента из-

35

за его перехода в растворимую форму. Величина рН должна быть на уровне: для молока – 6,6; для сыворотки – 6,5. Для достижения степени гидролиза молока (сыворотки) 70 – 75 % рекомендуемая дозировка фермента составляет 1 г/л. Количество фермента следует регулировать в зависимости от различного содержания лактозы в молоке. Обработанное молоко необходимо периодически перемешивать.

Критерий оценки процесса гидролиза лактозы в молоке– степень ее гидролиза СГ, %,

СГ = Лост./Лисх.,

где Лисх. – содержание лактозы до ферментативного гидролиза; Лост. – содержание лактозы после ферментативного гидролиза.

После гидролиза содержание редуцирующих сахаров в молоке повышается. Чтобы свести к минимуму вероятность проявления неферментативного побурения продукта (реакцию Майяра) в процессе последующей обработки, необходимо выбирать оптимальные режимы высокотемпературной кратковременной пастеризации или ультравысокотемпературной стерилизации. Такая тепловая обработка обеспечивает также инактивацию фермента и улучшает микробиологическое качество молока. После тепловой обработки молоко должно быть мгновенно охлаждено во избежание реакции Майяра.

Порядок выполнения работы

1.Провести оценку качества обезжиренного молока(массовая доля белка, лактозы, плотность, кислотность, массовая доля сухих веществ).

2.Исходное сырье подогреть до температуры, соответствующей выбранному соотношению параметров«время- температура-концентрация» фермента. Чтобы предотвратить нежелательный рост микроорганизмов, предпочтительно перерабатывать молоко с температурой либо ниже10 ºС или 37-40 ºС в течение короткого периода времени.

36

3.Перемешивание молока обеспечивает надлежащее смешивание с ферментом и сохраняет гомогенность раствора. Внесение требуемого количества ферментного препарата к молоку – согласно выбранному времени выдержки и температуре.

4.Во время гидролиза с целью выявления бактериального роста контролировать рН или титруемую кислотность.

5.В период предполагаемого окончания гидролиза определить содержание лактозы и степень ее гидролиза. Когда необходимая степень гидролиза (обычно 70-80 %) достигнута, провести пастеризацию молока при температуре 72-76 ºС с выдержкой 1520 с или стерилизацию.

6.Пастеризованное молоко с гидролизованной лактозой охладить до температуры 20 ºС.

7.В готовом продукте определить органолептические показатели, активную и титруемую кислотность, массовую долю лактозы. Составить отчет о работе.

Контрольные вопросы

1.Чем обоснована необходимость гидролиза лактозы?

2.Приведите характеристику низко- и безлактозных продуктов, выпускаемых за рубежом и в нашей стране.

3.Назовите основные стадии технологического процесса производства молока с гидролизованной лактозой.

4.Какие перспективы развития производства безлактозных

инизколактозных продуктов существуют в настоящее время?

5.Какие виды сырья применяются для производства продуктов с гидролизованной лактозой, и какие требования к ним предъявляются?

6.Назовите способы гидролиза лактозы и основные продукты этого процесса.

7.Дайте характеристику ферментного препарата Maxilact®

иобласти его применения.

8.В чем заключаются особенности основных технологических процессов, применяемых при производстве низко- и безлактозных продуктов?

37

Лабораторная работа № 5. ТЕХНОЛОГИЯ МОЛОКОСОДЕРЖАЩИХ СУХИХ ПРОДУКТОВ ПОВЫШЕННОЙ РАСТВОРИМОСТИ

И ОЦЕНКА ИХ КАЧЕСТВА

Цель работы: изучение технологии молокосодержащих сухих продуктов и оценка их качества.

Приборы, материалы и реактивы: молоко цельное сухое,

молоко сухое обезжиренное, молоко сухое быстрорастворимое, вода дистиллированная объемом1,0 дм3, стаканы из термостойкого стекла вместимостью 0,5 дм3, колбы мерные на 100 см3, бумага фильтровальная, пипетки на 10 см3, пипетки градуированные на 1 см3, жиромеры молочные, спирт изоамиловый, кислота серная (ρ = 1810-1820 кг/м3), часы песочные, баня водяная, термометр, рН-метр, спиртовой раствор фенолфталеина концентрацией 1 %, водный раствор гидроксида натрия концентрацией 0,1 моль/дм3, раствор сульфата кобальта с массовой долей2,5 %, электронный микроскоп, пробирки центрифужные на10 см3, бюксы металлические с крышками, марля.

Краткие теоретические сведения

Для получения сухого молока применяют распылительную сушку, которая происходит без ухудшения качества продукта, так как используется воздух, нагретый до высокой температуры, практически мгновенно.

В первом периоде сушки, когда влагосодержание частиц выше критического, происходит интенсивное испарение (рис. 1). В зоне факела распыла испаряется основное количество влаги. Второй период сушки (удаление остаточной влаги из материала) определяется скоростью диффузии влаги из объема частицы. Скорость диффузии влаги при этом лимитирует скорость сушки. Диффузия влаги в частицах продукта– сравнительно продолжительный процесс, не поддающийся интенсификации. Помимо этого, во втором периоде сушки продукт контактирует с влажным воздухом, имеющим более низкую температуру. Падение относи-

38

тельной скорости сушки частиц требует использования значительного объема сушильной камеры.

Рис. 1. Кривая скорости сушки

Процесс сушки можно существенно интенсифицировать, если разбить его на 2 стадии, при этом молочный порошок с содержанием влаги, близким к критическому, выгружается из сушильной башни и досушивается в другом аппарате. Вторую стадию сушки целесообразно осуществлять в вибрационных конвективных сушилках, которые характеризуются высокой эффективностью при удалении влаги из сыпучих и пастообразных материалов. В сушилках такого типа псевдоожиженный слой образуется как в результате продувания через опорную решетку теплоносителя, так и за счет механических вибрационных колебаний. Структура виброаэрокипящего слоя более однородна, чем структура кипящего слоя, а истирание частиц отсутствует, что позволяет осуществлять агломерацию частиц и внесение наполнителей непосредственно в сушильной камере. В виброаэрокипящем слое колебательное движение частиц преобладает над поступательным, поэтому частицы интенсивно движутся относительно друг друга. В то же время продольное перемещение вибрирующего слоя можно осуществить по принципу полного вытеснения. Это позволяет организовать сушильный процесс при перекрестном

39

токе, причем возможны меньшие скорости газа, чем в обычном кипящем слое.

Впервые конвективные вибрационные сушилки для досушки молока применяла фирма «Niro Atomizer». В настоящее время комбинированные сушильные установки для сушки молока и молочных продуктов, работающие по двухстадийной схеме ведения

процесса (распылительная сушка и досушка в виброкипящем слое), выпускают зарубежные фирмы. В этих установках досушка молока обычно совмещается с другими операциями, такими, как агломерация, внесение наполнителей, в том числе гидрофильных веществ, охлаждение.

Отечественной промышленностью создана комбинированная сушильная установка для производства сухого цельного и сухого обезжиренного молока(рис. 2). Установка относится к прямоточным комбинированным сушильным установкам с центробежным дисковым распылением. Первая стадия сушки продукта, до содержания влаги 5,5 – 10,0 %, осуществляется в вертикальной сушильной камере, снабженной коническим днищем; вторая, до стандартной влажности 2-4 %, – в аппарате с виброкипящим слоем продукта – инстантайзере. Инстантайзер состоит из двух корпусов и трех секций. В первых двух секциях происходит досушка продукта. В третьей секции сухое молоко охлаждается.

На базе комбинированных сушильных установок, работающих по двухстадийной схеме ведения процесса, получают агломерированное сухое молоко. При этом сухое молоко влажностью 5-8 % выгружают из сушильной башни; за счет остаточной влаги в порошке при его движении через инстантайзер происходит слипание частиц– частичная агломерация. Одновременно влажные агломераты продукта подсушивают– укрепляют и охлаждают.

Сухое агломерированное молоко имеет повышенную скорость растворения. На двухстадийной сушильной установке получают также сухое агломерированное молоко с повышенной объемной массой. При этом сухое агломерированное молоко смешивается в вибрационной конвективной сушилке с фракцией мелких частиц, поступающих из циклонов распылительной сушилки.

40