Общая технология молочной отрасли. Лабораторный практикум. Учебное пособие

Выразим массовую долю белка в нормализованном молоке через массовую долю белка в сырье

Бнм=К2·Бцм.

Выразим произведение К1 · К2 через постоянный коэффициент К, отсюда

Жнм=К · Бцм.

Колебания значений коэффициента К зависит от сезона года. При производстве различных видов творога коэффициент имеет следующие значения:

а) творог полужирный – 0,45 – 0,55; б) творог крестьянский – 0,27 – 0,33; в) творог жирный – 0,9 – 1,1.

Массовая доля жира в нормализованном молоке при производстве жирного творога может, кроме того, определяться по формуле

Жнм=Бцм+0,25 – 0,4.

Массовую долю белка цельного молока определяют по формуле

Бцм=0,5 · Жцм+1,3.

2. Определение массовой доли жира в нормализованном мо-

локе при производстве сыров

Нормализацию сырья при производстве сыра проводят по массовой доле жира с учетом белкового компонента

где Жсыр абс – абсолютная массовая доля жира в сыре, %.

31

В стандарте задается массовая доля жира в сухом веществе сыра (Жсв сыр). Выразим Жсыр абс через Жсв сыр

Жсырабс = Жсвсыр ×Ссыр .

100

Подставив это значение в формулу (1) получим

= Жсвсыр ×Ссыр × Бнм × Иб Жнм 100 × Бсыр × Иж .

Выразим отношение массовой доли сухих веществ сыра к белку и степень использования белка к степени использования жира через постоянные коэффициенты

Ссыр = К1 , Бсыр

Иб = К2 .

Иж

Найдем значение массовой доли белка нормализованного молока через третий постоянный коэффициент

Бнм=К3 · Бцм.

Обозначим произведение трех коэффициентов через один постоянный коэффициент

К1 · К2 · К3 = К.

Отсюда получаем

32

Жнм = Жсвсыр × К × Бцм .

100

Колебания коэффициента К зависит от сезона года. При производстве различных видов сыров коэффициент имеет следующие значения:

а) для сыров с массовой долей жира 50 % - 2,06 – 2,16; б) для сыров с массовой долей жира 45 % - 1,98 – 2,02; в) для сыров с массовой долей жира 40 % - 1,86 – 1,9.

Порядок выполнения работы

Используя приведенные формулы, рассчитывают и проводят нормализацию двух образцов молока способом смешения, определив массовую долю жира всех компонентов нормализованного молока. Результаты заносят в таблицу.

Контрольные вопросы и задания

1.Что такое нормализация, в чем сущность процесса?

2.Какие способы проведения нормализации, их достоинства и недостатки вам известны?

3.Особенности нормализации при производстве молочных продуктов, расчетные формулы.

33

Лабораторная работа № 4

ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА МОЛОКА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Цель работы: изучить процесс пастеризации молока; определить качество молока, его термоустойчивость; провести пастеризацию молока при различных режимах обработки; установить влияние режимов на эффективность пастеризации молока.

Оборудование, материалы, реактивы: конические колбы на 50см3, 100 см3 (3 шт.), 250 см3 (2 шт.), пипетки 10 см3 (2 шт.),

пипетка градуированная на 1 см3, 2 см3, 5 см3, бюретка, пробирки стерильные, чашки Петри, цилиндр мерный на 100 см3, баня водяная, раствор с массовой концентрацией сернокислого кобальта 25 г / дм3, раствор с молярной концентрацией гидроксида натрия 0,1 моль / дм3, раствор с массовой долей фенолфталеина 1 %, раствор резазурина, водный раствор с массовой долей этилового спирта 68 %, 70 %, 72 %, 75 %, 80 %, раствор с массовой долей хлорида кальция 1 %, смесь динатрийфенилфосфата с 4-аминоантипирином (субстрат), осадитель системы цинк-медь, молоко.

Теоретические сведения

Тепловая обработка (нагревание и охлаждение) молока – основная и обязательная технологическая операция в производстве питьевого молока и молочных продуктов.

Основная цель нагревания – инактивировать имеющиеся в продукте микрофлору и ферменты и в сочетании с охлаждением предохранить от порчи при хранении.

Пастеризация осуществляется при различных режимах (температура, время) при температуре от 63 до 100 ° С с выдержкой, обеспечивающей снижение количества любых патогенных микроорганизмов в сыром молоке и продуктах его переработки до уровней, при которых эти микроорганизмы не наносят существенный вред здоровью человека.

34

На основании теоретических выводов для производства молочных продуктов были разработаны три вида режимов пастеризации молочного сырья, обеспечивающие уничтожение туберкулезной палочки, бактерий кишечной палочки и других патогенных микроорганизмов и инактивацию ферментов:

1.Длительная пастеризация при температуре 63 – 65 ° С с выдержкой 30 мин;

2.Кратковременная при 72 – 76 ° С с выдержкой 15 – 20 с;

3.Моментальная или мгновенная при температуре 85 ° С и выше без выдержки, а для некоторых продуктов – с выдержкой 8 – 10 с.

Чтобы установить, подвергалось ли молоко пастеризации, и достаточно ли была тепловая обработка, проводят исследования на наличие ферментов фосфатазы и пероксидазы. Ферменты довольно чувствительны к нагреву, что позволяет по степени их инактивации определить эффективность различных способов тепловой обработки молока. Длительная и высокотемпературная пастеризация разрушают щелочную фосфатазу, поэтому присутствие активной фосфатазы в пастеризованном молоке указывает либо на некачественную пастеризацию, либо на попадание сырого молока после тепловой обработки. Так как температурный максимум разрушения фосфатазы выше температурного максимума уничтожения патогенных микроорганизмов и токсинов, то отрицательная реакция на фосфатазу надежно защищает потребителя от возможности распространения болезней через молоко и

молочные продукты. Фермент пероксидаза более термоустойчив. Он разрушается при температуре 75 оС с выдержкой 10 мин, при 80 оС с выдержкой 20 – 30 с или 85 оС без выдержки, поэтому по пробе на пероксидазу можно определить эффективность только высокотемпературной пастеризации.

Термоустойчивость молока устанавливают алкогольной, кальциевой, тепловой и другими пробами.

Алкогольная проба

Это – основной метод, применяемый в настоящее время на молочных заводах для контроля термоустойчивости молока и сливок.

35

Метод основан на денатурации и коагуляции белков молока под действием этилового спирта определенной концентрации. По результатам пробы можно судить об изменении молока при тепловой обработке.

Для проведения анализа в сухие чашки Петри наливают по 2 см3 исследуемого молока и такие же объемы этилового спирта разной концентрации. Содержимое чашек перемешивают круговыми движениями и через 2 минуты проверяют состояние молока. Если на дне чашки Петри не появились хлопья белков, считается, что молоко выдержало алкогольную пробу, если появились мелкие или крупные хлопья – молоко имеет пониженную стойкость к нагреванию.

В зависимости от того, какую концентрацию этилового спирта выдержало молоко (без осаждения хлопьев белка), его подразделяют на следующие группы:

водный раствор с массовой долей этилового спирта, %

Проба на кипячение

В коническую колбу на 50 см3 наливают 10 – 20 см3 исследуемого молока и доводят на электрической плитке до кипячения, кипятят в течение 1 мин. Наблюдают за появлением хлопьев или сгустков свернувшегося белка. Если таковые отсутствуют, молоко пригодно для тепловой обработки.

Хлоркальциевая проба

В пробирку отмеривают пипеткой 10 см3 молока и 0,5 см3 раствора с массовой долей хлорида кальция 1 %, тщательно перемешивают содержимое и помещают пробирку в баню при температуре кипения на 5 мин. После этого вынимают, охлаждают и наблюдают, образовались ли в пробирке хлопья белка. Видимая коагуляция белка свидетельствует о том, что молоко не термоустойчивое. В термоустойчивом молоке не наблюдается образования хлопьев белка.

36

Порядок выполнения работы

1.В сыром молоке определить кислотность, термоустойчивость, наличие ферментов фосфотазы и пероксидазы, общую бактериальную обсемененность.

2.Исследовать влияние различных режимов на эффективность пастеризации молока. Для этого пробу молока разделить на

3 части, провести пастеризацию при следующих режимах: образец № 1 – температура 65 оС с выдержкой 30 мин; образец № 2 – температура 76 оС с выдержкой 20 с; образец № 3 – температура 85 оС без выдержки.

3.Оценить эффективность тепловой обработки в каждой из проб молока. Для этого в пастеризованном молоке определить общую бактериальную обсемененность, наличие фосфотазы и пероксидазы. Параллельно определить эффективность пастеризации в контрольном образце по ГОСТ Р 52090 – 2003. Результаты оформить в виде таблицы.

-по алкогольной пробе

-по хлоркальциевой пробе

-по пробе на кипячение Наличие фосфотазы Наличие пероксидазы

4.Сделать вывод о проведенных исследованиях.

Контрольные вопросы и задания

1.Что такое пастеризация? Назначение пастеризации молока.

2.Назовите режимы пастеризации молока при производстве различных молочных продуктов.

3.Какие факторы влияют на эффективность тепловой обработки молока?

4.Как сохранить и повысить термоустойчивость молока?

5.Какие изменения происходят в молоке в результате его тепловой обработки?

37

Лабораторная работа № 5

ГОМОГЕНИЗАЦИЯ МОЛОКА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГОМОГЕНИЗАЦИИ

Цель работы: изучить процесс гомогенизации молока; изучить влияние различных факторов на процесс гомогенизации молока; определить эффективность гомогенизации различными методами; установить влияние гомогенизации на вязкость молока, размер жировых шариков.

Оборудование, материалы, реактивы: жиромеры (бути-

рометры), пробки резиновые, груши резиновые, центрифуга с частотой вращения не менее 1000 с-1, баня водяная, дозаторы для серной кислоты и изоамилового спирта, пипетки на 10,77 см3, 100 см3, гомогенизатор лабораторный, предметные и покровные стекла, микроскоп, вискозиметр Оствальда, колба коническая на 1 дм3, пипетка для определения эффективности гомогенизации, кислота серная плотностью 1810 – 1820 кг / м3, спирт изоамиловый, молоко.

Теоретические сведения

Гомогенизацией молока и молочного сырья называется процесс диспергирования (дробления) жировых шариков под действием перепада давления. Цель гомогенизации – исключение самопроизвольного отстаивания молочного жира.

Повышение дисперсности молочного жира приводит к получению более однородной, гомогенной и устойчивой системы без отстоя сливок, что необходимо при производстве многих молочных продуктов. Кроме того, гомогенизация увеличивает вязкость молока, сливок и молочных смесей, что положительно влияет на консистенцию готовых продуктов и расширяет использование гомогенизации в молочном производстве.

Степень дробления жировых шариков в клапанных гомогенизаторах зависит от давления и температуры, которые характеризуют режим гомогенизации. Их выбирают по составу гомогенизируемой смеси. Для различных молочных продуктов обычно

38

применяют давление гомогенизации 5 – 25 МПа, а температуру

45 – 60 ° С.

Внастоящее время эффективность гомогенизации оценивают различными методами:

- по отсутствию слоя отстоявшихся сливок при хранении или центрифугировании;

- однородности и размерам жировых шариков (микроскопирование);

- сравнению оптической плотности гомогенизированных и негомогенизированных образцов.

Наиболее точным, но продолжительным является метод оценки эффективности гомогенизации по отстаиванию сливок при хранении или центрифугировании (гравитационный метод).

Впервом случае молоко в емкости (примерно 1 дм3) выдерживают 48 ч при температуре 15 – 18 ° С. Затем отбирают нижние 100 см3 молока. Определяют содержание жира отдельно в нижнем слое и в оставшемся объеме (в средней пробе).

Эффективность гомогенизации определяют по формуле

C= Жср - Жм ×100 ,

Жср

где С – отстаивание жира, %; Жср – массовая доля жира в средней пробе молока, %;

Жм – массовая доля жира в нижнем слое отстоявшегося молока, %.

В гомогенизированном молоке отстаивание жира выше 10 % указывает на неудовлетворительное проведение процесса гомогенизации.

Косвенным методом оценки эффективности гомогенизации молока является измерение оптической плотности молока в ближней инфракрасной области или видимой части спектра. Сравнивают интенсивность светового потока, прошедшего через слой молока определенной толщины, с интенсивностью светового потока от того же источника, прошедшего через такой же слой прозрачной дисперсной среды, не содержащей рассеивающих частиц.

Метод определения эффективности гомогенизации центрифугированием основан на определении в гомогенизированном молоке

39

содержания мелких (размером менее 2 мкм) жировых шариков после его центрифугирования в специальной пипетке (рисунок).

Верхняя

черта

Нижняя

черта

Рисунок. Пипетка для определения эффективности гомогенизации

Специальную пипетку через нижний капиллярный конец заполняют исследуемым гомогенизированным молоком до верхней черты. Верхний конец пипетки закрывают пальцем, а на нижний конец надевают резиновую пробку с углублением. Заполненные молоком пипетки вставляют симметрично в патроны центрифуги для определения массовой доли жира (пробками к периферии) и центрифугируют в течение 30 мин. После центрифугирования пипетки вынимают из центрифуги и ставят в штатив (пробками вниз). В верхней части пипетки собирается молоко с жировыми шариками размером 2 мкм и более, а в нижней – с мелкими шариками размером менее 2 мкм. Для определения степени гомогенизации необходимо отобрать молоко из нижней части пипетки. Для этого пальцем закрывают верхнее отверстие пипетки, снимают резиновую пробку с нижнего конца и осторожно сливают молоко в стакан от верхней до нижней черты на пипетке. Затем контролируют массовую долю жира в этой части молока.

40