Технико-технологические основы производства молока и молочных продуктов (теория и практика). Учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФГБОУ ВО

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

Л.В. ГОЛУБЕВА, О.И. ДОЛМАТОВА

ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

(ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА)

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

ВОРОНЕЖ

2017

УДК 637.233

ББК Л 957я7

Г62

Научный редактор профессор Л.В. ГОЛУБЕВА

Р е ц е н з е н т ы:

кафедра технологии переработки животноводческой продукции Воронежского государственного университета им. императора Петра I ;

д-р техн. наук А. И. ГНЕЗДИЛОВА (Вологодская государственная молочнохозяйственная

академия имени Н. В. Верещагина)

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Воронежского государственного университета инженерных технологий

Голубева, Л. В.

Технико-технологические основы производства молока и молочГ62 ных продуктов (теория и практика) [Текст] : учеб. пособие / Л. В. Голубева, О. И. Долматова; Воронеж. гос. ун-т инж. технол. – Воронеж : ВГУИТ,

2017. - 123 с.

ISBN 978-5-00032-264-2

Учебное пособие разработано в соответствии с требованиями ФГОС ВО подготовки выпускников по направлению19.04.03 – «Продукты питания животного происхождения». Оно предназначено для закрепления теоретических знаний дисциплины«Техникотехнологические основы производства молока и молочных продуктов» цикла Б1. Дан теоретический материал, рекомендации по выполнению лабораторных работ, контрольные вопросы и задания.

ISBN 978-5-00032-264-2

© Голубева Л.В., Долматова О.И., 2017 © ФГБОУ ВО «Воронеж. гос. ун-т

инж. технол»., 2017

Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежского государственного университета инженерных технологий, его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия университета запрещается.

ГЛАВА 1. ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТОВ ГОРОДСКИХ МОЛОЧНЫХ ЗАВОДОВ

1.1. Технико-технологические основы производства молока «Отборное», «Особое»

В России и за рубежом постоянно растет спрос на пастеризованное молоко, стойкое при длительном хранении. Стойкость пастеризованного молока характеризуется временем, в течение которого сохраняются микробиологические, биохимические и органолептические показатели на уровне, установленном нормативной документацией.

Многочисленные исследования подтвердили, что при хранении пастеризованного молока снижаются, в первую очередь, микробиологические показатели, а затем химические и органолептические. При кислотности молока пастеризованного20 оТ продукт может не удовлетворять требования стандарта по бактериальной обсемененности. Исследования хранимоспособности молока пастеризованного, содержащего не более 10.103 клеток в 1 см3 показали, что при температуре 2–4 оС продукт соответство-

вал требованиям нормативной документации в течение48 ч, а при 8 оС – 32 ч.

Многочисленными исследованиями, проводившимися в нашей стране и за рубежом, установлено, что срок хранения пастеризованного молока зависит от исходного содержания микроорганизмов в сыром молоке, режима термической обработки, видов и физиологической активности микроорганизмов, оставшихся после пастеризации и попавших в молоко с оборудования и тары, содержания в нем термоустойчивых протеолитических или липолитических ферментов, температуры хранения готового продукта.

(от 72 оС с выдержкой 15 с до 88 оС с выдержкой 15 с), а также

3

температуры хранения в пределах 3–7 оС на микробиологические, химические и физические свойства молока в асептической упаковке показало, что рост психротрофных микроорганизмов, способных вызвать порчу охлажденного пастеризованного молока, при температуре 7 оС происходит гораздо быстрее. Установлено, что режим хранения молока при температуре3 оС является оптимальным.

Микробиологические исследования молока при температурах хранения 2–4 и 6–8 оС в течение одних-двух суток представлены в табл. 1.

Если молоко после пастеризации не подвергается вторичному обсеменению, в нем в зависимости от условий хранения могут развиваться энтерококки(при температуре выше15 оС), которые вызывают медленное повышение кислотности и пороки вкуса, или спорообразующие бактерии(при температуре ниже 15 оС), которые вызывают гнилостные процессы.

Если молоко пастеризованное подвергалось вторичному обсеменению, в нем развиваются мезофильные молочнокислые бактерии и бактерии групп кишечных палочек(при температуре выше 8 оС), которые быстро повышают кислотность и приводят к скисанию молока, или психротрофные бактерии (при температуре ниже 8 оС, обычно 2–4 оС), которые вызывают протеолиз, липолиз и пороки вкуса.

4

Содержание отдельных представителей микрофлоры в 1см3 пастеризованного молока показано в табл. 2.

Исследовали микрофлору цельного пастеризованного молока, которое хранили при 6 оС в течение 5 дней. Пробы высевали на чашки с молочным агаром, выращивали при 21 оС в течение 25 ч и определяли бактериальную обсемененность в соответствии с законодательством ЕС (директива 92/46, высокая и низкая пер-

вичная бактериальная обсемененность соответственно больше 5.106 и меньше 103 клеток/см3). Из исследованных образцов молока выделили всего 9 микроорганизмов, в т.ч. 4 и 5 микроорганизмов показывали высокую и низкую первичную бактериальную обсемененность.

Другие исследователи молоко пастеризовали при72 оС с выдержкой 15 с и хранили при 2 и 10 оС. Пастеризованное молоко при температуре хранения 10 оС портилось через 15 дней. Однако установлено, что продолжительность хранения продукта зависела от микробиологических показателей сырого молока.

Пастеризованное и гомогенизированное молоко упаковывали в тару из различных материалов и различной емкости, хранили при 5–6 оС в течение до 23 дней, определяли химические и бакте-

5

риологические показатели. Картонная тара наилучшим образом защищала молоко от света, который вызывал порчу жиров, но хуже, чем прозрачная тара, предохраняла продукт от бактериальной порчи. Многослойная тара лучше предохраняла молоко от бактериальной порчи.

Исследованиями установлено, что в молоке с массовой долей жира 3,2 % сразу после пастеризации содержалось в среднем 1–3.103 бактерий в 1 см3. Общая бактериальная обсемененность молока в емкости в момент ее заполнения составляла15–20.103 в

1 см3 , через 3 ч – 25–30.103, через 4–6 ч – 40.103, а через 7–9 ч –

70–75.103 в 1 см3. Установлено, что если молоко в момент розлива имеет кислотность 20 оТ и выше, то через 12 ч оно по микробиологическим показателям не отвечает требованиям стандарта.

Молоко пастеризованное, содержащее после розлива до 15.103 бактерий в 1 см3 и хранившееся при 2–4 оС, отвечало требованиям стандарта по микробиологическим показателям в течение 48 ч (табл. 3).

Если в течение первых суток хранения при6–8 оС только 10 % образцов имело титруемую кислотность20 оТ, то к концу вторых суток – 50 %. Молоко с исходной титруемой кислотностью 19–20 оТ становилось нестандартным к концу двух суток хранения при 2–4 оС и одних – при 6–8 оС.

Термостойкость молока с массовой долей жира3,2 % (определяемая по алкогольной пробе), хранившегося при 2–4 оС в течение трех суток, изменялась незначительно. В то же время при 6–8 оС термоустойчивость молока значительно снижалась, особенно в случае хранения до розлива в емкости более 6 ч.

В розничной сети приобретали пастеризованное молоко, хранили при 7 и 25 оС и исследовали состав микрофлоры, вызы-

6

вающей порчу продукта. Испорченное после хранения пастеризованное молоко содержало штаммы(%) видов Acinetobacter 48,

Flavobacterium 25, Pseudomonas 11, Micrococcus 11 и семейства

Enterobacteriaceae 5. В свежее пастеризованное молоко вносили до 0,05 % активной молочнокислой закваски, выдерживали при 7 и 25 оС до установления рН 4,4 и анализировали состав микрофлоры. Если в испорченном пастеризованном молоке без молочнокислой закваски содержалось только33 % молочнокислых микроорганизмов, то в пастеризованном молоке с молочнокислой закваской эти микроорганизмы вначале преобладали. Для повы-

шения стойкости рекомендовано в пастеризованное молоко в процессе хранения при температуре меньше6 оС и больше 6 оС вносить соответственно 0,1 и 0,5 % молочнокислой закваски.

Использование в Нидерландах системы прогнозирующей микробиологии, которая позволяет заранее обнаруживать опасные с бактериологической и эпидемиологической точек зрения участки, позволяет повышать срок хранения пастеризованного молока до 20 дней.

Проведенные исследования показали достаточно высокую точность (до двух суток) в прогнозировании срока хранения молока при использовании газовой хроматографии. В качестве показателей прогноза стойкости пастеризованного молока могут быть использованы значения активности редуктаз и оксидаз.

Прогнозирование стойкости молока пастеризованного осуществлялось с использованием ингибитора роста бактерий Pseudomonas - CFC. Разработку математической модели проводи-

ли с учетом данных по влиянию вторичного обсеменения и температуры хранения на срок годности продукта. Предложено уравнение

h = [0,00621(T – (269,55 – 0,74(CFC15)) – 0,11(CFC15)2)]-2,

где h – срок хранения, ч;

T – температура хранения, оК;

CFC15 = log10 количество бактерий в пастеризованном молоке, которое выдерживалось при 15 оС в течение 24 ч, образовавшихся при посеве на молочном агаре с добавлением CFC.

7

Точность результатов, полученных при использовании данного уравнения, увеличивается с увеличением температуры хранения 2–14 оС. Для условий хранения в производстве при температурах 6–14 оС точность прогноза составляла 60–95 %.

Для исключения вторичного обсеменения используют -об работку и упаковку молока пастеризованного после тепловой обработки в асептических условиях. Использование этой методики

о

позволило увеличить срок хранения продукта 4приС до 14 дней.

При более высоких температурах хранения рост Bacillus spp ограничивает срок годности даже в отсутствии вторичного обсеменения. Для удаления споровой микрофлоры предлагается использование процесса микрофильтрации. Однако требуются дополнительные исследования, чтобы оценить экономическую эффективность предлагаемой технологии .

При хранении молока в результате изменения микробиологических и физико-химических показателей происходят некоторые изменения в органолептических свойствах. Слабые изменения, проявившиеся к концу первых суток выдержки при2–8 оС, усиливались к концу вторых суток. К концу третьих суток хранения при 2–4 оС органолептическая оценка молока соответствовала нижнему пределу требований, а при 6–8 оС все образцы были выбракованы. Качество молока снижалось из-за появления в нем посторонних привкусов и запахов: прогорклого, окисленного, салистого, несвежего, а также вследствие наличия комочков жира и большого отстоя жира в верхнем углу пакетов.

Установлено, что микробиологические, физико-химические и органолептические показатели молока, имеющего при отправке с предприятия титруемую кислотность менее19 оТ, существенно не изменялись в течение полутора суток хранения при6–8 оС и двух с половиной суток при 2–4 оС.

Таким образом, продолжительность хранения пастеризованного молока при 6–8 оС установлена 36 ч.

Дополнительным резервом повышения стойкости пастеризованного молока может служить снижение температуры на протяжении всего технологического процесса до2–4 оС. При таких условиях срок хранения и реализации молока можно продлить на

8

одни – полутора суток. Влияние условий хранения на стойкость пастеризованного молока после розлива показано в табл. 4 (пастеризация при температуре 75 – 76 оС и выдержке 19 – 20 с).

Как видно из табл. 4, при хранении проб молока в холодильнике свертывание их не наблюдалось в течение трех, а иногда и четырех суток.

Органолептические свойства молока, разлитого в обычных условиях на предприятии и хранившегося при8 оС, не изменялись в течение 20 ч, а это же молоко, хранившееся при 2–22 оС, свертывалось за 6–12 ч.

По данным кислотность молока, пастеризованного при 75–76 оС, не изменялась при температуре хранения18 оС два, а при 7–8 оС – шесть дней. При режиме пастеризации 78 оС стойкость молока пастеризованного в условиях комнатной температуры сохраняется до трех-четырех дней.

Получение пастеризованного молока с низкими микробиологическими показателями позволяет сохранить продукт при комнатной температуре 24 ч, а при 7–15 оС от 8 до 12 дней.

Производство в Гамбурге молока“Langerfrische” на основе принципов ESL (температура тепловой обработки 125 оС с выдержкой 1,7 с) позволило увеличить срок хранения продукта до 16–18 дней. Теоретически возможен более длительный срок хранения, но производитель установил более короткий срок, чтобы покупателю было легко отличить продукт от стерилизованного молока.

9

Добавление СО2 к сырому коровьему молоку используется как способ увеличения сроков его хранения путем ингибирования роста численности бактерий (бактерицидное действие перед его консервированием и охлаждением). Отмечается, что при этом не изменяется устойчивость жирорастворимых витаминов(А, Е, β-каротин). Если после дезодорации и пастеризации в молоке остается СО2, то он увеличивает срок его хранения.

Исследованиями установлено, что введение СО2 в пастеризованное молоко по органолептическим показателям возможно в пределах 2,8–9,1 мМ. При этом в зависимости от вида упаковки срок хранения продукта увеличивается на 25–200 %.

Установлено, что введение в молоко до процесса пастеризации низина позволяло продлить сроки хранения молока при 10 оС. При добавлении низина в количестве10 ед/см3 молоко, пастеризованное при 72 оС с выдержкой 15 с, можно было хранить 2 недели, а при 40–50 ед/ см3 – 41 день. Молоко с дозой низина 40 ед/ см3 пастеризовали при 90 оС с выдержкой 15 с. Полученная эффективность тепловой обработки была сравнима с показателями процесса при 115 оС при выдержке 2 с.

Появление прогорклости как весьма редкого явления возможно при гидролизе жира под влиянием липазы и липолитических микроорганизмов, что свидетельствует о недостаточной эффективности пастеризации.

1.2. Технико-технологические основы производства обогащенного творога

Известно, что творог - один из самых полезных кисломолочных продуктов. Белки, входящие в его состав, содержат незаменимые аминокислоты - метионин и холин и могут служить заменой другим белкам животного происхождения для людей, которым такие белки противопоказаны. Творог не только богат необходимыми витаминами, но и легко усваивается, поэтому особенно ценен для детей и пожилых люде.

Производство творога – достаточно трудоемкий процесс, требующий значительного расхода молока. В настоящее время

10