Тема 3. Влияние тепловой обработки на свойства молока.

Тепловую обработку широко используют в молочном производстве для бактериального обезвреживания продуктов и увеличения сроков их хранения. Тепловая обработка молока включает пастеризацию, стерилизацию, охлаждение и замораживание. В процессе пастеризации гибнут вегетативные клетки микроорганизмов, а при стерилизации уничтожаются и их споры. С увеличением температуры пастеризации сокращается продолжительность выдержки, необходимой для получения определенного эффекта пастеризации. Режимы пастеризации и стерилизации выбирают из расчета получения необходимого эффекта для минимальных изменений состава и свойств молока.

Тепловую обработку (пастеризацию и стерилизацию) применяют для предохранения молочных продуктов от порчи и повышения стойкости при хранении. При нагревании содержание энергии в молоке повышается. Тепловое движение частиц и колебание атомов в молекулах усиливаются. При определенной температуре поглощённая энергия достигает величины энергии активации для развития и образования связей. Вследствие этого при нагревании все составные части молока с незначительной энергией связи претерпевают изменения. Белки с высоким содержанием водородных связей и легко расщепляемых ковалентных связей особенно подвержены изменениям при нагревании. Тепловые воздействия происходят незаметно для глаза. Однако по мере увеличения времени выдержки при температуре нагревания они усиливаются. Сильные изменения претерпевают при нагревании сывороточные белки, ферменты и витамины.

Казеин обладает высокой термоустойчивостью, он термостабилен и при пастеризации, стерилизации, УВТ-обработке молока не происходит его коагуляции, даже в течение 60 мин. при температуре 140°С. Сывороточные белки термолабильны, и многие из них полностью денатурируются в процессе нагревания молока при температуре 30°С в течение 10-30 мин.

Однако появление денатурированных сывороточных белков на поверхностях нагрева, как правило, невелико вследствие их прикрепления к стабильным казеиновым мицеллам.

При длительном воздействии высоких температур изменяются составные части молока, его физико-химические свойства, органолептические и технологические свойства, что видно из таблицы.

ИЗМЕНЕНИЯ		ПОСЛЕДСТВИЯ
Первичные	Вторичные
1. Уменьшение межмолекулярных сил взаимодействия	Усиленное тепловое движение отдельных частиц	Снижение вязкости и поверхностного натяжения
2. Разрыв гидрофобных связей	Десорбция эвглобулина с поверхности жировых шариков	Ухудшение способности сливок к отстою
3. Разрыв водородных и ковалентных связей с незначительной энергией	Денатурация сывороточных белков в форме структурных изменений и флокуляции	Снижение окислительно-восстановительного потенциала, ухудшение способности к свертыванию
4. Изменение растворимости,главным образом фосфатов и цитратов.	Смещение равновесия распределения между истинно и коллоидно-растворимыми фазами	Уменьшение активности сычужного фермента
5. Усиление диссоциации потенциальных электролитов и воды	Изменение диссационного равновесия	Снижение pH
6. Разрыв ковалентных связей концевых групп	Образование низкомолекулярных продуктов распада	Изменение вкуса
	Разрушение ферментов и чувствительности к нагреванию витаминов	Отсутствие ферментативных реакций, снижение содержания витаминов
7. Разрыв и образование новых ковалентных связей	Образование углеводно-белковых соединений	Изменения вкуса и цвета

Эффективность пастеризации определяют отношением количества уничтоженных микроорганизмов к первоначальному их количеству в молоке. Эффективность пастеризации считается достаточной если равна 99,98-99,99%.

Эффективность стерилизации принято определять логарифмом отношения начальной концентрации спор в продукте к конечной концентрации и считается достаточной, если равна 7.

Эффективность стерилизации можно определить так же и по формуле

Эф_ст = 100 (С_н - С_к) / С_н,

где С_н – начальная концентрация спор в продукте; С_к – конечная концентрация спор в продукте.

В этом случае эффективность стерилизации считается достаточной если уничтожено 99,99999% спор.

Охлаждение как вид термической обработки применяют при хранении молока и молочных продуктов. Оно задерживает развитие микроорганизмов. Однако при длительном хранении в условиях низких температур развиваются психрофильные микроорганизмы, вызывающие порчу продуктов.

Замораживание позволяет сохранять продукты в течение продолжительного времени, предохраняя их от бактериальной порчи. На изменение замороженных продуктов влияет скорость замораживания. Медленное замораживание приводит к заметным изменениям физико-химических свойств продукта, быстрое замораживание практически не изменяет их свойств.

В молочной промышленности применяются следующие режимы тепловой обработки:

1. длительная ( = 63-65 С 30 мин.)

2. кратковременная ( = 72-76 С 15-20 сек.)

3. моментальная ( = 85-90 С без выдержки)

Выполнение работы. Образцы одного и того же молока нагревают до разных температур и выдерживают различное время. Режимы тепловой обработки молока принимают подобными установленным в промышленности. После тепловой обработки пробы молока охлаждают до 20°С. В сыром молоке и образцах после тепловой обработки определяют изменение вкуса, цвета, запаха, титруемой кислотности, плотности, рН. Определяют также степень денатурации сывороточных белков по лактоальбуминовой пробе.

Метод модифицированной лактоальбуминовой пробы.

Ход работы. К 50 мл молока добавляют 3 мл I Н. раствора уксусной кислоты. Выпавший в осадок казеин отделяют фильтрацией до получения полностью прозрачного фильтрата. Полученный фильтрат кипятят. Если сыворотка содержит белки, то прозрачная жидкость при кипячении мутнеет. Для количественного определения денатурации сывороточных белков часть прокипяченного фильтрата заливают в центрифужную градуированную пробирку вместимостью 10 мл, центрифугирую 5 мин., затем жидкость осторожно сливают, не задевая осадка. В ту же пробирку доливают новую порцию фильтрата, снова центрифугируют, сливают жидкость и так до тех пор, пока весь фильтрат не будет процентрифугирован. После центрифугирования последней порции определяют объем осадка. Степень тепловой денатурации сывороточных белков определяют по формуле:

Д = (а - б) 100/а.

где Д - степень денатурации сывороточных белков молока, %;

а - объем осадка фильтрата сырого молока, мл;

б- объем осадка фильтрата молока после тепловой обработки, мл.

Результаты анализов и наблюдений записывают в таблицу.

Режим тепловой обработки		Степень денатурации сывороточных белков, %	Кислот-ность		Органолептические показатели
темпе- ратура, С	Продол-житель- ность, с —————		ºТ	рН	вкус и запах	цвет	Консистенция