Технологии переработки вторичных сырьевых ресурсов молочной отрасли. Лабораторный практикум. Учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ФГБОУ ВО «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

А. Н. ПОНОМАРЕВ, Е. И. МЕЛЬНИКОВА, Е. В. БОГДАНОВА

ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ВТОРИЧНЫХ СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ МОЛОЧНОЙ ОТРАСЛИ

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

ВОРОНЕЖ

2018

1

УДК 637.1

ББК Л95я7

П56

Научный редактор профессор А. Н. ПОНОМАРЕВ

Р е ц е н з е н т ы:

кафедра прикладной биотехнологии Института живых систем Северо-Кавказского федерального университета;

главный научный сотрудник В. Д. ХАРИТОНОВ (ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт

молочной промышленности»)

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Воронежского государственного университета инженерных технологий

Пономарев, А. Н.

П56 Технологии переработки вторичных сырьевых ресурсов молочной отрасли. Лабораторный практикум [Текст] : учеб. пособие / А. Н. Пономарев, Е. И. Мельникова, Е. В. Богданова; Воронеж. гос. ун-т инж. технол. – Воронеж : ВГУИТ, 2018. – 59 с.

ISBN 978-5-00032-360-1

Учебное пособие разработано в соответствии с требованиями ФГОС ВО подготовки магистрантов по направлению 19.04.03 – «Продукты питания животного происхождения». Оно предназначено для закрепления теоретических знаний вариативных дисциплин блока Б1. В пособии изложены современные технологические способы обработки вторичного молочного сырья(обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки), а также технологии продуктов, вырабатываемых на его основе.

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

2

щихся с видами вторичных сырьевых ресурсов молочной отрасли, их характеристиками, технологическими свойствами и особенностями переработки, а также подготовить будущих выпускников к решению конкретных производственных задач молочной отрасли.

3

ОРГАНИЗАЦИЯ ЗАНЯТИЙ И ПОРЯДОК ИХ ПРОВЕДЕНИЯ

Занятия проводятся с группой из 12-13 человек. Для лучшего усвоения материала обучающиеся делятся на 3 рабочие бригады по 4-5 человек. Обязанности распределяются между членами бригады следующим образом: мастер-технолог − 1, помощник мастера − 1, лаборант − 1, рабочий – 1-2 человека. Состав бригады остается постоянным на весь период лабораторных занятий.

Мастер организует работу бригады, проверяет подготовленность рабочего места, обеспеченность его оборудованием, посудой, инвентарем, сырьем и основными материалами, государственными стандартами, технологическими инструкциями и специальной литературой. Все необходимое мастер-технолог получает у лаборанта кафедры, принимает и сдает ему рабочее место и выработанную продукцию.

Помощник мастера ведет технологический журнал производства готового продукта. Лаборант анализирует сырье и контролирует ход технологического процесса. Рабочие участвуют в ведении технологического процесса и выполнении анализов, следят за чистотой рабочего места бригады.

Оборудование и инвентарь к работе и заключительные операции готовят все члены бригады. За бригадой закрепляются рабочее место, химические реактивы, посуда и необходимый инвентарь.

Задание к каждому занятию обучающемуся рекомендуется проработать заранее с тем, чтобы время, отводимое на лабораторное занятие, наиболее полно использовать для ведения технологического процесса, оформления работы и отчета.

До начала лабораторных занятий преподаватель должен проверить подготовленность каждого студента к предстоящей работе и решить вопрос о допуске к ней. В конце каждого занятия преподаватель подводит итоги и подробно анализирует проделанную работу.

4

Лабораторная работа № 1.

ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВТОРИЧНОГО МОЛОЧНОГО СЫРЬЯ

Цель работы: изучить основные технологические свойства вторичного молочного сырья и методы их определения.

Приборы, материалы и реактивы: молоко обезжиренное;

пахта; молочная сыворотка; термометр, приборы и реактивы для определения кислотности молока и сыворотки(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 %, конические колбы на 250 см3 (2 шт.), пипетка на 10 см3, бюретка, ареометры для молока, цилиндры на 250 см3 или 500 см3), массовой доли жира(кислота серная плотностью 1810-1820 кг/м3, спирт изоамиловый, жиромеры (бутирометры) типа 1-6, 1-7, пробки резиновые, груши резиновые, центрифуга с частотой вращения не менее1000 с-1, баня водяная, дозаторы для серной кислоты и изоамилового спирта, пипетка на 10,77 см3).

Теоретические сведения

Обезжиренное молоко как сырье для молочных продуктов питания обладает рядом свойств, обеспечивающих их получение.

Органолептические показатели обезжиренного молока

(внешний вид, цвет, консистенция, вкус и запах) зависят от состав и свойств цельного молока из которого оно получено. По внешнему виду представляет собой однородную жидкость белого цвета с легким голубоватым оттенком без осадка и хлопьев. В этом молоке по сравнению с цельным отсутствует желтоватый

5

связано с пороками молока. Ярко выраженные привкусы – молозивный, горький, соленый, характерны для молозива и стародойного молока, молока, полученного от больных животных. Кормовые привкусы – силосный, капустный, чесночный и другие характерны для молока от животных, которым скармливали в больших количествах некоторые виды кормов, а также трав и сорняков. Целый ряд несвойственных молоку привкусов и запахов связан с абсорбцией запахов плохо вымытой тары, непроветриваемых помещений, химических веществ т.п., а также загрязнением молока моющими и дезинфицирующими веществами, лекарствами, пестицидами и другими химикалиями.

Термоустойчивость обезжиренного молока – один из важ-

нейших показателей технологических свойств молока. От этого показателя зависит пригодность молока к высокотемпературной обработке, что особенно важно при выработке стерилизованных продуктов и молочных консервов.

Термоустойчивость молока обусловлена его кислотностью и солевым балансом. Под солевым балансом следует понимать равновесие между катионами (кальций, магний и др.) и анионами (цитраты, фосфаты и др.). Нарушение этого равновесия в ту или другую сторону может привести к коагуляции белков. На практике в молоке чаще отмечается избыток катионов.

Повышение кислотности молока в процессе хранения в результате деятельности молочнокислых бактерий также снижает его термоустойчивость.

Сывороточные белки молока при нагревании коагулируют, переходя из растворимого состояния в нерастворимое. Часть таких белков вступает в реакцию с казеином, изменяя его свойства, а часть оседает на поверхности теплообменных аппаратов, снижая их теплопередающую способность и затрудняя последующую мойку. Способствует осаждению сывороточных белков на поверхности теплообменных аппаратов резкий перепад температур между молоком и греющим агентом. Это необходимо учитывать при тепловой обработке молока.

Сычужная свертываемость обезжиренного молока– оп-

ределяющий фактор при переработке молока на сыр. Скорость

6

свертывания белков и плотность сгустка зависят от массовой доли в молоке казеина. Повышенное количество казеина способствует более быстрому образованию плотного сгустка. Продолжительность сычужной коагуляции зависит также от концентрации ионов водорода в молоке. С понижением рН молока реакция протекает быстрее, плотность сгустка возрастает. Связывают это с повышением активности сычужного фермента.

Изменение концентрации ионов кальция в молоке существенно влияет на скорость образования сгустка и его плотность. Наилучшая коагуляция белков наблюдается при концентрации кальция в молоке 0,142 %. При выработке сыров из пастеризованного молока для восстановления необходимого уровня солей кальция вносят раствор хлористого кальция.

Пахта – вторичное молочное сырье, получаемое при производстве сливочного масла из пастеризованных сливок.

Кислотность пахты зависит от способа производства и вида вырабатываемого масла. Пахта, полученная при выработке сладкосливочного масла методом сбивания, имеет титруемую кислотность в пределах18…20 0Т, активную кислотность – 6,53…6,59, а кислосливочного – 40 0Т; пахта, полученная от производства масла методом преобразования высокожирных сливок, - 17…18 0Т и рН – 6,52…6,60.

Коагуляция белков пахты осуществляется под действием сычужного фермента, кислот и хлористого кальция в сочетании с тепловым воздействием.

Сычужное свертывание пахты возможно при внесении в неё хлористого кальция из расчета40 г на 100 л пахты. Продолжительность образования сгустка идет медленнее, чем в молоке: для пахты, полученной при сбивании сливок, - в 3 раза, а для пахты, полученной преобразованием высокожирных сливок, – в 5 раз. При этом белковый сгусток получается нежный, слабоуплотняющийся при выдержке. Синерезис сыворотки из такого сгустка затруднен. По сравнению с обезжиренным молоком объем сыворотки, выделившейся из пахты при температуре 35 0С, в 5…6 раз, а при температуре 42 °С – в 3…4 раза меньше.

7

Ускорить процесс образования сгустка можно путем - по вышения дозы хлористого кальция до 80 г на 100 л и повышением температуры до40 0С. Обеспечить степень обезвоживания сгустка из пахты до степени обезвоживания сгустка из обезжи-

ренного молока при 40 0С можно путем повышения температуры до 50 0С.

Кислотная коагуляция белков пахты возможна при воздействии молочной кислоты. Оптимальными условиями для выделения казеина пахты раствором молочной кислоты считают температуру 50 0С и умеренное перемешивание в период коагуляции и синерезиса. Степень использования сухих веществ при таком режиме увеличивается на2…3 %. Выдержка кислотного сгустка при температуре 50 0С в течение 20 мин обеспечивает обезвоживание его при самопрессовании и прессовании до массовой доли влаги 70…75 %.

Заквашивание пахты чистыми культурами молочнокислых стрептококков (термофильных и мезофильных рас) приводит к образованию в меру плотного сгустка. Для обезвоживания такого сгустка до массовой доли влаги 70…75 % необходим его подогрев до температуры 55…65 0С и более длительное прессование по сравнению с обезжиренным молоком. Повышение температуры отваривания сгустка до 70…85 0С не снижает его качества. Кислотный сгусток из пахты сохраняет мягкую связную консистенцию, тогда как сгусток из обезжиренного молока в аналогичных условиях приобретает грубую резинистую консистенцию.

Использование заквасок из термофильных рас молочнокислого стрептококка ускоряет процесс гелеобразования на2…3 ч, при этом кислотность сгустка нарастает до более высокого значения. Закваска, приготовленная на чистых культурах болгарской и ацидофильной палочек, способствует образованию сгустка с малой величиной синерезиса. Использование чистой культуры

ацидофильной палочки слизистых рас приводит к получению сгустка тягучей консистенции.

Хлоркальциевая коагуляция белков пахты возможна при температуре 85…98 °С. Хлористый кальций используют в виде 40 %-ного раствора из расчета 1,5…2,0 кг безводной соли на 1 т

8

пахты. Вносят его в горячую пахту с температурой 85…98 °С при умеренном перемешивании. Выдержка при этих условиях в течение 20 мин обеспечивает массовую коагуляцию белков. Выдержка более 30 мин ухудшает пластичность и связность продукта.

При одних и тех же условиях тепловой обработки белковая масса из пахты, полученной от производства масла способом преобразования высокожирных сливок, имеет более нежную консистенцию и обладает большей водоудерживающей способностью, чем белковая масса из пахты от сбивания сливок. При этом снижается и степень использования сухих веществ на 7 %.

Внесение хлористого кальция в холодную пахту с последующим нагреванием смеси до 85 0С без перемешивания способствует максимальному выделению белка и жира. Однако для практических целей такой вариант малопригоден из-за длительности технологического цикла и неравномерного прогревания сгустка.

Сгущение и сушка пахты проводится при выработке сгущенных и сухих продуктов из пахты. Все компоненты, содержащиеся в исходной пахте, концентрируются. При этом отмечено снижение свободных аминокислот, общего фосфора, кальция, холестерина, фосфолипидов. Потери свободных аминокислот при сгущении и сушке достигают16,8…24,4 %. Большие потери отмечены у цистеина: при сгущении – до 48,1 %, при сушке – 57,9 % по отношению к исходному содержанию. Потери глютаминовой кислоты составляют 23,4 и 45,4 % соответственно.

Содержание холестерина в готовых продуктах в пересчете на сухое вещество снижается на 4…6 % по сравнению с исходным сырьем. Общее количество фосфолипидов в сгущенной и сухой пахте уменьшается по отношению к исходной на 15…16 %.

Упругость паров пахты, полученной от производства масла способом преобразования высокожирных сливок, при температуре кипения 60 0С численно равна величине остаточного давления в вакуум-выпарной установке. Пахта, полученная при производстве масла способом сбивания, имеет меньшую упругость паров, что ведет к повышению разрежения в аппарате и удлиняет процесс сгущения.

9

Состав и свойства молочной сыворотки связаны с технологией белковых и белково-жировых продуктов, формирующей условия перехода компонентов молока в сыворотку. Молочная сыворотка, получаемая при производстве натуральных жирных сыров и жирного творога, содержит 0,1…0,6 % казеиновой пыли (в среднем 0,5 %) и около 0,45 % молочного жира. Общее содержание сухих веществ в сыворотке составляет около50 % от сухих веществ молока.

Порядок выполнения работы

1.Отобрать и подготовить пробы вторичного молочного сырья к анализу.

2.Изучить основные технологические свойства вторичного молочного сырья: кислотность, термоустойчивость, способность

ксычужному свертыванию.

3.Результаты исследований занести в таблицу.

Контрольные вопросы

1.Какие виды вторичного молочного сырья Вам известны? Охарактеризуйте каждый из них.

2.Что относится к технологическим свойствам обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки? Каково их значение для технологических процессов переработки этого сырья?

3.Какова методика определения термоустойчивости, кислотности и способности к сычужному свертыванию вторичного молочного сырья?

10