технология консервов – продуктов переработки молока

Министерство сельского хозяйства РФ
ФГОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная
академия им. Н.В. Верещагина»
Л.А. Буйлова
ТЕХНОЛОГИЯ КОНСЕРВОВ –
ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА
Учебное пособие
Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию
в области технологии сырья и продуктов животного происхождения
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению подготовки бакалавров 260200 –
«Продукты питания животного происхождения»
Вологда–Молочное
2010
УДК 637.142/143 (075)
ББК 36.96 я7
Б-905
Рецензенты:
Начальник сектора качества на рынке продовольствия
Департамента сельского хозяйства, продовольственных ресурсов и торговли
Вологодской области, д-р с.-х. н. В.А. Бильков
Зав. кафедрой технологии молока и молочных продуктов
ВГМХА им. Н.В. Верещагина к.т.н., доцент Н.Г. Острецова
Буйлова Л.А.
Б-905
Технология консервов – продуктов переработки молока: Учебное пособие/ Л.А. Буйлова. – Вологда–Молочное: ИЦ ВГМХА, 2010. – 276 с.
ISBN 987-5-98076-122-6
Учебное пособие разработано в соответствии с программой ГОС ВПО для студентов
трехуровневой системы подготовки.
В пособии изложены вопросы, связанные с историей, состоянием и перспективами производства консервов – продуктов переработки молока, их классификацией, технологией, упаковкой, качеством, нежелательными изменениями при хранении.
Значительное внимание уделено вопросам производства получивших распространение в
последние годы молокосодержащих и рекомбинированных консервов, требованиям к сырью
для их выработки, а также технологии сухой сыворотки, заменителей цельного молока для
сельскохозяйственных животных и сухих продуктов для детского питания.
Информация актуализирована в соответствии с новыми национальными стандартами и
Техническим регламентом на молоко и молочную продукцию.
В разных главах книги приведены результаты собственных исследований автора, выполненных совместно с аспирантами и другими сотрудниками кафедры технологии молока и молочных продуктов ВГМХА им. Н.В. Верещагина, по качеству молока для выработки молочных
консервов, по определению активности воды и изучению индекса азота неденатурированых
сывороточных белков в сухом обезжиренном молоке, по хранимоспособности сухих молочных
продуктов.
В конце разделов пособия приведены контрольные вопросы и задания, позволяющие студентам закрепить теоретический материал.
Обширный список использованных литературных источников может оказать помощь заинтересованных лицам в поиске необходимой информации.
Книга может быть рекомендована специалистам молочноконсервной промышленности.
Таблиц 60. Иллюстраций 64. Библиография – 101 наименование.
УДК 637.142/143 (075)
ББК 36.96 я7
ISBN 987-5-98076-122-6
2
© Буйлова Л.А., 2010
© ИЦ ВГМХА, 2010
Светлой памяти моей мамы
посвящаю свой скромный труд
Предисловие
Молоко – полноценный пищевой продукт, созданный самой природой
и постоянно необходимый человеку в любом возрасте. Однако молоко и
многие молочные продукты являются скоропортящимися. Для продления
срока хранения их консервируют. Слово «консервировать» происходит от
латинского «conserver», что означает сохранять.
Обязательным условием изготовления молочных консервов является
получение безукоризненного продукта, который, будучи разбавлен водой в
количестве, равном удаленному из молока при его производстве, дает продукт, совершенно однородный с молоком, служившим в качестве исходного материала.
Производство консервов на молочной основе решает важнейшую социальную задачу - обеспечение полноценными молочными продуктами
населения, проживающего на огромных (около 70%) территориях России,
где развитие молочного животноводства затруднено или экономически нецелесообразно.
Молочные консервы имеют стратегическое значение. Более 70 лет они
включены в номенклатуру продовольственных товаров, которые хранят в
государственных резервах. Росрезерв обеспечивает продовольственную
независимость, являясь одной из составляющих экономической безопасности страны.
Молочные консервы отличаются высокой транспортабельностью,
длительным сроком хранения и используются для производства широкого
спектра молочных продуктов – мороженого, йогуртов, спредов, продуктов
для детского, диетического, лечебного питания, рекомбинированных
продуктов, а также в кондитерской и других отраслях пищевой промышленности.
В последние годы ассортимент традиционных молочных консервов
пополнился молокосодержащими, восстановленными, рекомбинированными. Особенности технологии этих продуктов также изложены в пособии, которому, в соответствии с терминологическими стандартами, дано
название «Технология консервов – продуктов переработки молока».
3
В пособие включена технология кормовых продуктов – сухих заменителей цельного молока для сельскохозяйственных животных, так как освоение их производства в семидесятых годах прошлого века проходило на
молочноконсервных заводах и в цехах по выработке сухого обезжиренного
молока.
В работе над пособием использованы публикации в периодических изданиях и научные статьи известных российских ученых и специалистов в
области молочноконсервного производства: Н.Н. Липатова, В.Д. Харитонова, С.Ф. Кивенко, И.А. Радаевой, В.Н. Фавстовой, А.Н. Петрова, Л.В. Голубевой и многих других, в том числе сотрудников Вологодской государственной молочнохозяйственной академии им. Н.В. Верещагина. Обширный
список использованных литературных источников (101 наименование) может оказать помощь в поиске дополнительной информации по интересующим вопросам.
Наша академия отмечает в 1911 г. свое столетие. Со дня основания и
позднее здесь работали профессора, которые составляют историю и гордость российской науки о молоке и его обработке: Г.С. Инихов, С.А. Королев, М.М. Казанский, А.И. Чеботарев, Г.А. Кук, А.Н. Фиалков, Л.В. Чекулаева, О.Г. Котова и многие другие, не только блестящие педагоги, но и
основатели своих научных школ.
От старшего поколения к младшему всегда передавалось не только
профессиональное мастерство, но и нормы поведения, определенные нравственные установки, честь. Коллектив кафедры технологии молока и молочных продуктов ВГМХА им. Н.В. Верещагина верен традициям своих
именитых предшественников и продолжает работу в рамках научнометодической школы, основанной профессором А.И. Чеботаревым, многие
годы возглавлявшим нашу кафедру.
Научным, методическим и практическим вопросам производства молочных консервов была посвящена вся профессиональная деятельность
профессора кафедры Л.В. Чекулаевой. Эту работу продолжают преподаватели и аспиранты кафедры доц. В.А. Грунская, доц. Н.Г. Острецова, автор этих строк, канд. техн. наук Ж.Ю. Кузнецова, ст. преп. А.В. Фомин,
аспиранты Я.В. Корзюк и Е.А. Дубова. Результаты их исследований также
включены в пособие.
Хочу также выразить признательность Галине Вениаминовне Мезеневой за помощь в оформлении иллюстраций к изложенному материалу.
Профессор
кафедры
технологии
молока
и молочных продуктов ВГМХА им. Н.В. Верещагина
Людмила Александровна Буйлова
4
Список используемых сокращений
ВВА – вакуум-выпарной аппарат.
Масса М, кг, массовая доля сухих веществ С, сухого молочного остатка СМО, сухого обезжиренного молочного остатка
СОМО, жира Ж , белка Б, влаги В, %, плотность Д, °А,
Мм ,СМОм, СОМОм, Жм, Бм , Дм – молока,
Мсл ,СМОсл, СОМОсл, Жсл, Бсл, Дсл – сливок,
Мсм ,Ссм,, СМОсм, СОМОсм, Жсм, Бсм – нормализованной смеси,
СМОсг – сгущенной смеси,
Мо, СМОо, СОМОо, Жо, Бо, До – обезжиренного молока,
Мсыв, СМОсыв – сыворотки,
Мпр, Спр, СМОпр, СОМОпр, Жпр, Бпр, Впр – продукта.
Коэффициенты потерь, Кп,
Кпж, Кпсмо, Кпсах, К – жира, сухих веществ, сахара, непропорциональности потерь жира и сухих веществ.
Нормы расхода, N.
Потери, П,%,
Пж , Псмо, Псах – жира, сухих веществ, сахара при выработке
продукта.
ТУБ – тысяча условных банок, учетная единица массы сгущенных консервов. Одна условная банка – 400 г.
МУБ – миллион условных банок, учетная единица массы сгущенных консервов.
Отношение массовой доли жира (Ж) к массовой доле сухого
обезжиренного молочного остатка (СОМО):
Ом, Осм, Опр – соответственно, в молоке, смеси, продукте.
Степень концентрирования, n.
ПАВ – поверхностно активные вещества.
Продукты:
СОМ – сухое обезжиренное молоко,
ЗЦМ – заменитель цельного молока для телят.
5
Параметры процессов:
Т – температура, °С,
Р – давление, МПа,
Р1 – давление на первой ступени гомогенизации,
Р2 – давление на второй ступени гомогенизации.
τ – продолжительность, выдержка.
ККФК – казеинат-кальций-фосфатный комплекс,
БГКП – бактерии группы кишечных палочек.
КМАФАМ – количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов.
НТД – нормативная и техническая документация,
ТИ – технологическая инструкция,
табл. – таблица,
рис. – рисунок.
Организации:
РАН – Российская Академия наук,
ВГМХА – Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина,
ВНИМИ – Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности,
ВНИИДП – Всероссийский научно-исследовательский институт детского питания,
ВНИИМС – Всероссийский научно-исследовательский институт маслодельной и сыродельной промышленности,
МГУПБ – Московский государственный университет прикладной биотехнологии.
6
1 ИСТОРИЯ, СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ
МОЛОЧНОКОНСЕРВНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Основные исторические этапы становления молочноконсервного производства представлены в табл. 1.1.
Таблица 1.1 – Этапы развития производства молочных консервов
Век,
год
1792
1802
1808
1810
1855
2-я
пол.
XIX в.
≈1870
1881
1884
XX в.
30-е
годы
1933
XX в.
40-е
годы
Страна, публикация, работа, открытие,
исследование, результат
Автор
Россия. Научные статьи о сохранении молока Иван Ерих, Осип
путем удаления влаги вымораживанием
Кричевский
Россия. Сообщение о возможности сбережения К.С. Кирхгоф молока путем полного выпаривания воды академик РАН
сушки теплом
Франция. Получение жидких молочных конНиколя
сервов в герметичной стеклянной таре
Аппер
США. Патент на производство сгущенного
Гейл Борден
сладкого молока выпариванием в вакууме
США. Предложена консервная банка для сгуГейл Борден
щенного молока. Основана консервная фабрика в Коннектикуте
США. Запатентован способ сушки молока,
Б. Мак-Интайр
описанный ранее Ерихом и Кричевским
Россия. Вблизи Оренбурга построен завод по
Англо-русская
выработке сгущенного с сахаром молока кокомпания
былиц для замены грудного молока
США. Патент на стерилизатор и на процесс
Джон Мейнберг
консервирования молока стерилизацией
Зарождение молочноконсервной промышленности России.
Пуск в эксплуатацию первых молочно-консервных заводов по выработке сгущенного молока с сахаром и сухого молока
Создание в составе ВНИМИ научно-исследовательской молочноконсервной лаборатории под руководством С.Ф. Кивенко
Расширение ассортимента, освоение технологии сгущенного молока с сахаром и какао, с сахаром и кофе, сгущенного стерилизованного молока, сухого молока и сухих сливок. Восстановление к
1948 г. молочноконсервных комбинатов, разрушенных в годы Великой Отечественной войны
7
Окончание таблицы 1.1
Страна, публикация, работа, открытие,
Век,
Автор
исследование, результат
год
XX в. Создание Всесоюзного объединения «Союзконсервмолоко».
60-е
Техническое переоснащение молочно-консервных комбинатов,
годы разработка технологии сухих смесей для мороженого
XX в. Освоение на российских заводах многоН.Н. Липатов,
60-70-е стадийной сушки и технологии быстрорас- В.Д. Харитонов,
годы
творимого молока.
П.Ф. Крашенинин и
Разработка и начало производства сухих
др. сотрудники
ВНИМИ и ВНИДП
продуктов для детского питания
XX в. Освоение производства ЗЦМ для сельскохозяйственных живот70-80-е ных. Начало выработки сгущенного стерилизованного молока по
годы технологии Альфа-Лаваль. Начало производства энпитов
XX в. Исследования по повышению хранимоспо- И.А. Радаева и др.
70-80-е собности молочных консервов с использо- сотрудники ВНИгоды ванием антиоксидантов. Разработка техно- МИ и ВНИИ прологии молока сухого Особого
блем хранения
Начало Разработка технологии и рецептур рекомДатские и другие
XXI в. бинированного сгущенного молока с саха- зарубежные фирмы,
ром, молока сгущенного с сахаром варено- ВНИМИ
го
Исследования по повышению устойчивоПетров А.Н. и друсти жировой фазы консервов на молочной гие сотрудники
основе. Выбор рациональных режимов го- ВНИМИ
могенизации в производстве молочных и
молокосодержащих консервов
Разработка новых технологий сухой сыво- Компания Ангидро
ротки
Приемы длительного сохранения молока были известны в далеком прошлом. Еще в армии Чингисхана в начале XIII в. получали порошок молока при высушивании его на солнце, обеспечивая этим своеобразную концентрированную форму питательных
веществ во время длительных походов.
Итальянский путешественник Марко Поло в XIV в. одним из
первых представил европейцам сведения о странах Азии и упоминал о таком способе сохранения молока. По свидетельству
Марко Поло сухое молоко входило в дневной пищевой рацион
воинов-татар в ХШ столетии.
8
В России о сухом молоке знали еще в конце XVIII в. Одно из
таких свидетельств мы находим в сообщении члена Вольного
Экономического общества, переводчика с монгольского языка
Ивана Ериха, опубликованном в Трудах этого общества за 1792 г.
В статье «Уведомление о естественной млечной муке» автор сообщает, что по прибытии в Даурию он видел, как монголы вымораживали на плоских блюдах молоко и заготовляли на всю зиму
«великие запасы млечных глыб». Затем мука или лед молока испарялись и получалась « молочная мука».
Автор уведомления лично провел такие опыты и указал, что
полученная им «молочная мука была преизящного сладкого вкуса». Он пишет о возможности восстановления молока в теплой
воде и заключает, что в «морских путешествиях молочная мука
должна иметь превосходную пользу».
Через 10 лет в Трудах этого же общества появляется статья
штаб-лекаря при Нерчинских заводах Осипа Кричевского «О сухом молоке или молочном порошке». Автор сообщает, что ему
стало известно от инспектора Иркутской врачебной управы доктора Реслеина о самобытном, применяемом якутами способе
производства сухого молока путем вымораживания с последующим высушиванием его на солнце.
На этом основании автор статьи в 1799 г. поставил соответствующий опыт и, получив вполне удовлетворительные результаты
в отношении качества и сохранности продукта, повторил опыт в
1800 г.
О. Кричевский пишет, что сухое молоко столь же питательно,
как и обыкновенное, и замечает, что «небесполезно бы запасаться
таким молоком во время походов морских, особливо, где требуется свежая и питательная пища», и продолжает: «Надобно думать, что европейцы еще не знают о таком продукте сибирском».
Способ Ериха и Кричевского представляет собой в примитивной форме способ сушки пищевых продуктов методом сублимации.
По свидетельству Ц. Кноха первые опыты в Европе и США
по удалению из молока части воды стали производить в 20–30
годах XIX столетия. Что касается получения сухого молока способом вымораживания, то опыты по этому методу и первый патент на него относится к 70–80 годам XIX века, то есть спустя
9
80–90 лет после того, как этот способ был дважды описан в русской литературе. При этом принцип способа, запатентованного
американцем Б. Мак-Интайром, полностью совпадает с приведенными выше описаниями Ериха и Кричевского.
Кнох дает следующее описание сущности способа МакИнтайра: «Снятое молоко, разлитое в плоские сосуды, замораживается, причем холодом действуют сверху вниз. Образующийся
сверху слой льда разбивается, размешивание продолжается до тех
пор, пока молоко не замерзнет в виде хлопьевидной или зернообразной массы».
В начале XIX века в России были известны и способы тепловой сушки молока. В «Технологическом журнале» Российской
Академии Наук за 1808 г. напечатано сообщение будущего академика К.С. Кирхгофа «О сбережении молока и яиц на долгое
время». К.С. Кирхгоф сообщал о результатах своих опытов, проведенных в Петербурге: «Снятое молоко содержится в водяной
бане в глиняном горшке при беспрестанном мешании до совершенного воды выпарения, остаток истирается в порошок и сохраняется в запертом сосуде».
В 1810 г. вышла книга французского повара и кондитера Николя Аппера «Искусство сохранять продукты животного и растительного происхождения на долгие годы». Он открыл надежный
метод консервирования продуктов в герметичной таре с помощью тепловой обработки.
Открытие Аппера заслужило особого внимания правительства Франции и награды в 12 тыс. франков. Полученную награду
Аппер использовал на организацию промышленного производства консервов, основав в 1812 г. Дом Аппера. 72-летнему Н. Апперу был пожалован титул «Благодетель человечества».
Начало производства в США сухого натурального молока без
посторонних примесей относится к 1898 г. В 1916 г. производство сухого молока приняло промышленные масштабы.
Этому предшествовала выработка в течение нескольких лет
сухого продукта по технологии Гримуэда, получившего патент от
Британского правительства. Процесс состоял в прибавлении углекислой соды к свежему молоку, в выпаривании в открытых
котлах при постоянном перемешивании до тестообразной консистенции, добавлении тростникового сахара, после чего смесь
10
спрессовывалась в ленты между барабанами, высушивалась и
превращалась в порошок.
В США успешно вырабатывали сухое солодовое молоко, которое представляло собой смесь сухих веществ цельного молока
и солодового экстракта пшеничной муки.
Новые процессы нашли широкое заводское применение, сменив прежние.
Промышленность России по консервированию молока является самой молодой среди других отраслей, осуществляющих переработку молока. До революции имелось два небольших по объему производства завода, которые не могли считаться отраслью
промышленности, так как количество выпускавшейся продукции
было крайне незначительно. Это были Вальдорфский и Кардымовский заводы.
В 1931 г. было начато проектирование, а затем строительство
молочноконсервных заводов. В 1931 г. был введен как обязательный, утвержденный Всесоюзным комитетом по стандартизации
при Совете Труда и Обороны СССР, Общесоюзный Стандарт
«Молоко коровье сухое» ОСТ 2395. В зависимости от исходного
сырья сухое молоко разделяли на сухое цельное коровье молоко,
получаемое высушиванием цельного молока жирностью не менее
3,2%, и сухое снятое коровье молоко, получаемое высушиванием
обезжиренного молока. Показатели состава и терминология сухого молока по ОСТ 2395 приведены в табл. 1.2.
Таблица 1.2 – Состав сухого молока по ОСТ 2395
Составные части, %
Вода
Жир
Белки
Молочный сахар
Зола
Цельное молоко
От 3,5 до 7
От 25 до 29
От 25 до 32
От 32 до 37
От 5 до 6,5
Снятое молоко
От 3,5 до 7
От 0,8 до 2,6
От 33 до 39
От 45 до 52
От 7,8 до 8,3
В продуктах нормировали также кислотность (не выше 22 и
24 ºТ, соответственно, для цельного и снятого молока), растворимость (не менее 65% при 15ºС), цвет – белый с желтоватым оттенком, вкус и запах – характерный для данного рода молока, без
постороннего привкуса и запаха.
11
Не допускалось в пищу сухое молоко, содержащее:
• консервирующие вещества;
• соли тяжелых металлов;
• посторонние нормальному коровьему молоку вещества;
а также:
• с признаками загрязнения;
• с несвойственным сухому молоку цветом, вкусом и запахом;
• сильно осалившееся, слежавшееся, затхлое и с гнилостным
запахом;
• не отвечающее требованиям технических условий настоящего стандарта.
В 1933 г. был пущен в эксплуатацию Сухонский, в 1934 г. –
Каннский заводы сгущенного молока с сахаром; в 1935 г. – Ялуторовский и далее другие заводы сухого молока. Заводы были
оснащены новейшим по тому времени оборудованием, применялся распылительный метод сушки молока.
Молочноконсервная промышленность развивалась исключительно быстро. Если в 1932 г. выпуск сухого молока в стране составлял 34 т, то в 1940 г. – 3122 т.
Во время Великой Отечественной войны молочноконсервная
промышленность понесла тяжелый урон: шесть крупных молочноконсервных заводов были разрушены.
Сразу же после окончания войны началось восстановление
разрушенных и подготовка строительства новых предприятий
молочно-консервной промышленности. К 1948 г. производство
молочных консервов превысило уровень довоенного 1940 г.
Период с 1965 по 1986 гг. – время наиболее интенсивного
развития молочноконсервной промышленности. Было создано
Всесоюзное объединение «Союзконсервмолоко», в которое вошли 53 молочноконсервных комбината, проведено их техническое переоснащение. Молочноконсервная отрасль стала наиболее
современной в молочной промышленности.
К концу 80-х гг. прошлого века в стране было введено более
300 заводов сухого обезжиренного молока и сухих заменителей
цельного молока для сельскохозяйственных животных, в том
числе 38 комплектных заводов по выработке этого продукта было
закуплено в Чехословакии.
12
В 70–80 годы прошлого века освоено производство сухих молочных продуктов для детского, диетического и лечебного питания на закупленных за рубежом комплектных заводах – Истринском, Хорольском, Волковысском, Балтском, Сибайском и др.
В 2002 г. выпуск сухих продуктов детского, диетического и
лечебного начала компания «НУТРИТЕК» на вновь открытом заводе в г. Истра Московской области. При производстве продуктов обеспечивается комплексный подход к решению вопросов
питания новорожденных, детей грудного и младшего возраста, а
также взрослых, нуждающихся в специальных лечебных продуктах. В ассортименте продукции завода десятки наименований.
Стремление производителей снизить себестоимость готовых
продуктов привело к появлению новых способов выработки сгущенных продуктов с сахаром – без вакуум-выпарных аппаратов и
вакуум-охладителей, а также молокосодержащих продуктов с
частичной заменой молочного жира и молочного белка немолочными компонентами.
Над проблемами производства сухих молочных продуктов
работают Всероссийский научно-исследовательский институт
молочной промышленности (ВНИМИ) и другие научные организации и высшие учебные заведения.
В настоящее время ассортимент концентрированных и сухих
продуктов консервирования молока достигает восьмидесяти наименований. Наряду с традиционными вырабатывают молокосодержащие и составные продукты.
Сведения об объемах производства молочных консервов в
России приведены в табл. 1.3. На выпуск молочных консервов в
России расходуется около 9% производимого молока-сырья.
Таблица 1.3 – Производство молочных консервов в России
Продукт
Сгущенные
консервы, муб
СЦМ, тыс. т
СОМ, тыс. т
ЗЦМ, тыс. т
Сухая сыворотка, тыс. т
2004 г.
2005 г.
2006 г.
2008 г.
2009 г.
820,2
854
-
865,4
830,6
91,4
92,9
9,2
12,8
79,67
95,1
4,79
19,9
75,3
135,7
29,07
84
131,4
3,7
49,9
107,9
13
Основные направления научных исследований в области
производства молочных консервов:
• повышение хранимоспособности молочных консервов;
• разработка продуктов функционального назначения - с заданными свойствами, например, сухого молока для производства продуктов детского питания, рекомбинированных продуктов;
• повышение концентрации сухих веществ в сгущенном стерилизованном молоке;
• повышение устойчивости жировой фазы консервов;
• включение в схему производства консервов мембранных
методов обработки – нанофильтрации, обратного осмоса, электродиализа;
• снижение энергоемкости процессов сгущения и сушки и потерь сырья;
• оптимизация рецептур и технологии сухих заменителей молока для сельскохозяйственных животных.
Перспективы молочноконсервной промышленности:
• увеличение производства сухих и сгущенных продуктов повышенной хранимоспособности, сухих адаптированных продуктов для детского питания, сухой сыворотки, заменителей цельного молока для сельскохозяйственных животных с широким использованием белков растительного происхождения и молочной
сыворотки;
• повышение качества продуктов, экономичность производства, оптимальное позиционирование на рынке;
• переход на многостадийную сушку и сгущение в пленочных
вакуум-выпарных аппаратах.
2 КЛАССИФИКАЦИЯ КОНСЕРВОВ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА
Общепризнанной классификации консервов – продуктов переработки молока не существует.
Предлагаемая классификация частично учитывает рекомендации по классификации, а также введенный в действие нацио14
нальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 52738–2007
«Молоко и продукты переработки молока. Термины и определения», соответствующий одному из наиболее важных для мирового сектора международных стандартов – Codex Stan 206 Codex
General Standard for Use Dairy Terms.
Общий принцип, по которому в данной классификации продукты переработки молока объединены в один класс «консервы – продукты переработки молока», – массовая доля сухих веществ не менее 20%.
В качестве существенных признаков для выделения классификационных группировок приняты:
• массовая доля сухих веществ, по этому признаку выделены
два подкласса продуктов: сухие (с массовой долей сухих веществ
не менее 90%) и концентрированные, в том числе восстановленные и рекомбинированные (с массовой долей сухих веществ не
менее 20%);
• способ концентрирования или производства, по этому
признаку выделены группы сухих продуктов, получаемые способом распылительной, многостадийной, контактной, сублимационной сушки; концентрированные продукты, получаемые
выпариванием или вымораживанием воды, обратно-осмотическим концентрированием а также восстановленные и рекомбинированные продукты;
• сырьевые признаки продуктов, по этому признаку продукты
разбиты на подвиды: молочные; молокосодержащие; молочные
составные.
Предложенная классификация консервов – продуктов переработки молока представлена на рис. 2.1.
Для включения в разработанную классификацию основных
видов вырабатываемых в России консервов – продуктов переработки молока, предложена систематизация концентрированных и
сухих продуктов, представленная на рис. 2.2 и 2.3.
15
16
17
18
19
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОНСЕРВОВ
Консервирование – это придание способности храниться без
порчи в течение гарантийного срока при соответствующих условиях. Процессы, приводящие к порче пищевых продуктов, могут
быть классифицированы по трем основным типам:
• физические;
• химические;
• микробиологические.
Не смотря на то, что подобное четкое разделение причин
порчи пищевых продуктов весьма удобно, на самом деле причины и следствия порчи продуктов представляют собой неразрывное единство.
Применительно к сгущенным продуктам нежелательные физические процессы это – нарушение послойной однородности
продукта, кристаллизация лактозы, рост вязкости. Изменения физической природы сухих молочных продуктов включают адсорбцию влаги. По мере впитывания влаги порошки становятся
аморфными, слипаясь и образуя комки.
В условиях включения в технологическую схему гомогенизации, управления процессами кристаллизации, использования
упаковки, исключающей воздействие кислорода и света, соблюдения регламентируемых температуры и влажности хранения
консервов вероятность процессов порчи физической природы невелика.
Химические реакции – это реакции деградации белков, жиров,
углеводов под действием ферментов, гидролитическое расщепление олигосахаридов и полисахаридов, а также неферментативное
потемнение (реакция Майяра) – процесс, протекающий между
аминогруппами белков и редуцирующими сахарами, сопровождающийся образованием летучих веществ и темных пигментов.
Наряду с этим реакция Майяра приводит к потере продуктом
пищевой ценности, так как в ходе неферментативного потемнения быстро расходуется незаменимая аминокислота лизин.
Основной вид порчи пищевых продуктов – это микробиологическая порча в результате деятельности микроорганизмов.
Процессы консервирования увеличивают сроки хранения пищевых продуктов, инактивируя микроорганизмы, или, изменяя со20
стояние продукта таким образом, чтобы остановить или замедлить развитие микроорганизмов.
По классификации проф. Никитинского методы сохранения
молока можно разделить на три основные группы: основанные на
принципах биоза, анабиоза и абиоза.
Ни один из этих принципов не может быть осуществлен на
практике в чистом виде. Методы консервирования основываются
на смешанных принципах и преобладают основанное на анабиозе
понижение активности воды и основанная на абиозе тепловая
стерилизация.
Биоз
Биоз – поддержание естественных защитных факторов. Это
не метод консервирования, а лишь система мер, обеспечивающая
кратковременное сохранение сырья в свежем виде, например, охлаждение молока как фактор продления бактерицидной фазы.
Анабиоз
Анабиоз – замедление, подавление жизнедеятельности микроорганизмов и физико-химических процессов путем удаления
или связывания свободной влаги. Метод консервирования сухих
молочных продуктов основан на принципе ксероанабиоза, сгущенных молочных консервов с сахаром – на принципе осмоанабиоза.
Вода – важнейший компонент пищевых продуктов. Между
водой, химическими соединениями и биологической структурой
пищевых продуктов происходят взаимодействия различного характера. Вода является дисперсной средой для метаболизма микроорганизмов в продуктах питания и для химических реакций.
Однако общая влажность продукта не характеризует причастность воды к химическим и биологическим изменениям.
Скотт – первый исследователь, который в 1952 г. ввел в научную терминологию понятие активность воды и доказал, что
существует взаимосвязь между активностью воды и ростом микроорганизмов, что устойчивость пищевых продуктов к химическим и микробиологическим процессам определяется не их абсолютной влажностью, а величиной активности воды.
аW = Р / Ро,
21
где аW – активность воды;
Р – парциальное давление паров воды над раствором;
Р0 – парциальное давление паров воды над растворителем
при той же температуре, что и Р.
Значения активности воды находятся в диапазоне от 0,00 (абсолютная сухость) до 1,00 (чистая вода).
В соответствии с первым законом Рауля, относительное понижение парциального давления пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества.
Опустив преобразования, включающие давления паров воды
над раствором и растворителем и молярные доли растворителя и
растворенного вещества, получим:
аW = N,
где N – молярная доля растворителя, в нашем случае воды.
Отсюда следует: активность воды равна общему содержанию
воды в среде за вычетом влаги, связанной с различными компонентами – белками, углеводами, липидами – посредством химических и физических связей.
Активность воды характеризует ее термодинамический потенциал. Являясь функцией влагосодержания продукта, его химического состава и структуры, активность воды считается эффективной мерой концентрации воды в продукте, создающей условия, доступные или не доступные для жизнедеятельности микроорганизмов, химических и ферментативных реакций.
Высокая активность воды, оптимальная для микроорганизмов, благоприятствует их размножению и метаболической активности, включая продуцирование токсинов.
Если микроорганизмы находятся в сухой среде или в присутствии водосвязывающих веществ, происходит сжатие бактериальных клеток и прекращение их жизнедеятельности. Микроорганизмы, если и остаются в продукте, не развиваются в нем.
Активность воды в пищевых продуктах понижают повышением концентрации осмотически активных веществ сырья (лактозы, солей) за счет удаления влаги сгущением и высушиванием
или сгущением совместно с добавлением осмотически активных
веществ, например сахарозы при выработке сгущенного молока с
сахаром.
22
На рис. 3.1 показан уровень понижения активности воды молока при использовании различных выше названных приемов.
Р и с. 3.1. Активность воды молока и концентратов:
Об. мол. – обезжиренное молоко; СМО=30% – сгущенное в вакуум-выпарном
аппарате обезжиренное молоко с массовой долей сухих веществ 30%; СМО =
= 50% – сгущенное в вакуум-выпарном аппарате обезжиренное молоко с массовой долей сухих веществ 50%; Сгущ. с сах. – сгущенное молоко с сахаром;
СОМ – сухое обезжиренное молоко
Понижение активности воды, достигаемое удалением влаги
при сгущении и сушке, обеспечивает условия анабиоза.
Еще в двадцатых годах прошлого века О.Ф. Ханзикер отмечал: «Количество бактерий, содержащихся в сухом молоке, быстро уменьшается с течением времени. В некоторых случаях это
уменьшение продолжается на протяжении 12 месяцев, в других
случаях это идет очень быстро в продолжение первых двух – четырех месяцев хранения, после чего количество бактерий остается постоянным».
Результаты исследований Ханзикера приведены в табл. 3.1.
23
Таблица 3.1 – Количество бактерий в 1 г сухого молока в свежем виде и
после хранения
Показатель
Среднее количество
бактерий 9 образцов
сухого молока с массовой долей влаги
2,65%
Свежий
продукт
8022
Продолжительность хранения,
месяцы
2
4
4172 2616
6
8
10
12
622
393
277
262
Для каждого вида микроорганизмов существует порог активности воды, ниже которого определенные микроорганизмы
не развиваются. Большинство существующих в природе микроорганизмов хорошо размножается при активности воды в пределах от 0,9 до 0,99.
Таков же показатель активности воды в свежем молоке. По
минимальному для роста значению активности воды микроорганизмы резко отличаются друг от друга, хотя в пределах вида минимальная активность воды стабильна у всех штаммов.
Таблица 3.2 – Величина активности воды, ниже которой прекращается рост микроорганизмов в пищевых продуктах (по данным Дэвиса)
Вид микроорганизмов
Бактерии
Активность воды
0,98–0,86
Дрожжи
0,92–0,62
Плесневые грибы
0,9–0,62
Как следует из табл. 3.2, наиболее чувствительны к величине
активности воды бактерии, более устойчивы дрожжи и плесневые
грибы. Микроорганизмы, способные развиваться при низкой активности воды, называют осмофильными.
Из-за угрозы пищевых отравлений зависимость между активностью воды и микробиологической порчей пищевых продуктов
исключительно
важна.
Заражение
пищевых
продуктов
Escherichia spp., Salmonella spp. и другими микроорганизмами
приносит людям немало неприятностей в виде расстройств
желудочно-кишечного тракта.
24
Пищевые интоксикации, вызываемые секрециями таких микроорганизмов, как Clostridium botulinum, Staphylococcus spp,
Bacillus cereus, представляет серьезную проблему, иногда с
летальным исходом.
Многие плесени продуцируют крайне токсичные вещества с
тяжелыми мутагенными, нейротоксичными и аллергическими
последствиями.
Влияние активности воды на некоторые токсикогенные микроорганизмы иллюстрирует табл. 3.3.
Таблица 3.3 – Примеры влияния активности воды на рост микроорганизмов
Активность
воды
Микроорганизмы, способные к росту (у нижней
границы скорость роста минимальна)
0,95–1
Escherichia, Bacillus, Pseudomonas, Proteus
0,91–0,95
Salmonella, Lactobacillus
0,87–0,91
Большинство дрожжей – Candida, Torulopsis
0,80–0,87
Saccharomуces, Staphylococcus aureus
0,75–0,80
Микотоксикогенные – Aspergillus sp.
0,65–0,75
Ксерофильные плесени – Aspergillus candidus,
Осмофильные дрожжи, плесени – Aspergillus
echinulatus, – Monascus bisporus
Отсутствие роста микроорганизмов
0,60–0,65
0,5–0,6
Измерение активности воды используют, чтобы оценить качество и безопасность пищевых продуктов. Активность воды
нормируется и определяется в молочных консервах в некоторых
зарубежных странах.
Если следовать идеальной зависимости, то активность воды
численно равна мольной доле воды в растворе, но в пищевых
продуктах наблюдаются значительные отклонения от этой идеальной зависимости.
Известны эмпирические уравнения для расчета активности
воды. Одно из них, основанное на идеальных зависимостях, вывели Мани и Борн:
25
aw =
1
,
1 + 0,27 n
где n – число молей сахара (в сухом молоке – лактозы) в 100 г
воды.
Другой эмпирический подход – это метод Гроувера.
По этому методу различные ингредиенты – лактоза и минеральные соли – получают переводной коэффициент, эквивалентный сахарозе.
Значение этого коэффициента для лактозы равно единице,
для цитратов – 2,5.
аw = 1,04 − 0,1(∑ SiCi ) + 0,0045(∑ SiCi ) 2 .
где Si – эквивалент i-того ингредиента по сахарозе;
Ci – концентрация i-того ингредиента в г на г воды.
Показатель активности воды позволяет прогнозировать
процесс длительного хранения продукта: химические изменения, ферментную деятельность, увеличение микробных популяций.
По величине активности воды можно определить стратегию
защиты продукта: герметичность упаковки, температурно-влажностные режимы хранения, контроль и нормирование отдельных
видов микроорганизмов.
Так известно, что ни один из видов микроорганизмов не может размножаться при активности воды ниже 0,6, что ферментативная активность усиливается при активности воды выше
0,5–0,7, а неферментативное потемнение продуктов активируется
при активности воды более 0,3–0,6.
На рис. 3.2 наглядно показано, как влияет активность воды на
различные химические и микробиологические изменения, происходящие в пищевых продуктах.
26
Р и с. 3.2. Влияние активности воды на кинетику процессов
порчи пищевых продуктов по Labuza T.P., Tannenbaum S.R., Karel M.
Прогноз вероятных изменений сырья и консервов в зависимости от величины активности воды дан в табл. 3.4.
Сырье,
продукт
Молоко
Сгущенное
молоко с
сахаром
Сухое
молоко
Массовая доля
влаги, %
Таблица 3.4 – Прогнозирование стойкости сырья и продуктов
Активность
воды
89
0,99
26,5
(0,824±0,06)
4
(0,295±0,027)
Микроорганизмы,
которые могут
развиваться
Возможность ферментативных и химических
процессов
Бактерии, дрожжи, плесневые
грибы
Дрожжи, плесневые грибы
Присутствует
_
Только при
увлажнении
продукта
Присутствует
27
Как следует из табл. 3.4 и рис. 3.2, в сгущенных продуктах в
целях консервирования необходимо исключить присутствие
дрожжей, плесневых грибов, не инактивированных ферментов и
условий для неферментативного потемнения – реакции Майара,
таких, как повышенная температура, повышенная кислотность,
наличие редуцирующих сахаров, образующихся при гидролизе
сахарозы.
Микробы вторичного обсеменения – грамотрицательные палочки и грамположительные кокки при низкой активности воды
погибают.
Показатель активности воды сухого молока (аW ≈ 0,3) свидетельствует о том, что микробиологических проблем в ходе хранения возникать не должно, однако несоблюдение условий хранения сухого молока (температура, относительная влажность
воздуха), негерметичность упаковки могут привести к тому, что в
продукте будет создаваться градиент активности воды c высоким
значением на поверхности и первоначальным значением внутри
продукта.
Тонкий слой продукта с высоким значением активности
воды становится «плодородным» для роста микроорганизмов,
будь то бактерии, дрожжи или плесени, поэтому условие сохранения качества сухих молочных продуктов – отсутствие их
увлажнения.
Итак, понижение активности воды – наиболее распространенный способ консервирования.
На нем основаны технологии сгущенных продуктов с сахаром, концентратов сыворотки, обезжиренного молока, пахты, сухих продуктов переработки молока. Степень понижения активности воды - один из основных факторов, влияющих на хранимоспособность продуктов. Показатель «осмотическое давление» для
этой цели не вполне пригоден, хотя эти параметры взаимосвязаны. Активность воды отражает внутреннее состояние продукта,
осмотическое давление характеризует взаимодействие продукта с
внешней средой.
28
Абиоз
Абиоз – полное прекращение всех жизненных процессов в
сырье и микроорганизмах, обеспечиваемое разными способами –
тепловой стерилизацией, применением антибиотиков, ультрафиолетовым облучением и другими, из которых широкое практическое применение в производстве пищевых продуктов нашла
только тепловая стерилизация.
Полное уничтожение микроорганизмов и даже их спор достигается тепловой стерилизацией при температуре 116–118ºС в течение 15–18 мин герметически укупоренных сгущенных нормализованных молочных смесей.
При такой обработке происходят необратимые изменения в
протоплазме, белки которой коагулируют, что ведет к разрыву
цитоплазменной оболочки и гибели микробной клетки, например
в сгущенном стерилизованном молоке. Стерилизованный продукт сохраняется, пока не нарушена герметичность упаковки.
Выводы
Хранимоспособность консервов – продуктов переработки
молока определяют:
• показатель активности воды или режим тепловой стерилизации;
• отсутствие дрожжей и плесеней как микрофлоры вторичного обсеменения;
• отсутствие неинактивированных ферментов;
• герметичность тары;
• соблюдение гарантийных условий хранения – температуры, продолжительности и относительной влажности воздуха.
Контрольные вопросы и задания:
1. Что такое консервирование?
2. Назовите основные виды порчи пищевых продуктов.
3. Что такое активность воды?
4. Почему активность воды в продукте определяет возможности роста
и развития микроорганизмов в нем?
5. Как можно понизить активность воды?
6. Какие виды микроорганизмов выдерживают низкую активность воды, и какие практические выводы следуют из этого?
29
4 ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ КОНСЕРВОВ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА
4.1 Сырье, функционально необходимые компоненты
и их влияние на качество консервов
При выработке консервов используют:
• молоко;
• побочные продукты переработки молока: обезжиренное
молоко, пахту, сыворотку;
• молочные продукты: СОМ, сухую молочную сыворотку,
молочный жир;
• заменители молочного жира;
• растительные белки;
• функционально необходимые компоненты: углеводы,
эмульгаторы, ферменты, витамины, биологически активные добавки и т.д.
4.1.1 Молоко коровье сырое
Общие требования к молоку:
• соответствие действующему стандарту на сырое молоко по
органолептическим и физико-химическим показателям;
• соответствие техническому регламенту на молоко и молочную продукцию по показателям безопасности;
• соответствие технологической инструкции и стандарту на
определенный вид продукта, например при выработке некоторых
сухих продуктов для детского питания технологические инструкции предписывают использование
молока только высшего
сорта.
Особые требования к молоку для консервирования:
• термоустойчивость;
• видовой состав микрофлоры – минимальное содержание
психрофильной, психротрофной, осмофильной и спорообразующей микрофлоры;
• свежесть молока – исключение длительного хранения его
до обработки.
30
Термоустойчивость молока
Термоустойчивость – это способность молока сохранять первоначальные коллоидно-дисперсные свойства белков под действием повышенных температур – 115–140ºС.
Обработка нетермоустойчивого молока сопровождается тепловой коагуляцией белков, получением продуктов нестандартной
консистенции, потерей составных частей молочного сырья на поверхности теплообменных аппаратов.
При выработке сухого быстрорастворимого молока из нетермоустойчивого сырья качество готового продукта резко
снижается – агломерация повторным смачиванием, обусловливающая получение крупных агломератов, не улучшает качество продукта.
Термоустойчивость молока контролируют по алкогольной
пробе при выработке консервов, технология которых предусматривает наиболее жесткую тепловую обработку: сгущенного стерилизованного молока, сухих молочных продуктов для детского
питания, сгущенного молока с сахаром поточным методом, а
также сухого молока, используемого для выработки восстановленных и рекомбинированных продуктов, в котором нормируется
термостабильность.
Термоустойчивость молока должна быть не ниже второй
группы.
На термоустойчивость молока влияют многие факторы (см.
рис. 4.1).
В соответствии с теорией, развитой Б.В. Дерягиным,
Л.Д. Ландау, Е. Фервеем, Д. Овербеком (теория ДЛФО), устойчивость коллоидной системы зависит от соотношения молекулярных
сил притяжения и электростатических сил отталкивания между коллоидными частицами.
В зависимости от преобладания тех или иных сил суммарная энергия может иметь положительное или отрицательное значение.
31
Порода коровы
Период лактации
Сезон года
Индивидуальные особенности животных
Плотность
Термоустойчивость
молока
Величина рН,
кислотность
Химический состав молока:
содержание белка, состав белка, соотношение жира и белка, солевое равновесие,
содержание лактозы
Предварительное
нагревание молока
Продолжительность и условия
хранения молока
Р и с. 4.1. Факторы, влияющие на термоустойчивость молока
При больших значениях энергетического барьера коллоидная
система устойчива и частицы не могут образовывать агрегаты.
При уменьшении барьера увеличивается вероятность их коагуляции.
Активная кислотность свежего молока – 6,6–6,8, рН менее 6,6
свидетельствует о накоплении свободной молочной кислоты.
Молочная кислота в молоке снижает отрицательный заряд
ККФК, так как Н+ ионы подавляют диссоциацию свободных карбоксильных групп и кислотных групп фосфорной кислоты казеина. Группы СОО– переходят в СООН, а группы РО3–2 – в РО3Н2.
В результате этого перехода достигается равенство положительных и отрицательных зарядов, при рН = 4,6–4,7 наступает
изоэлектрическое состояние казеина, в котором макромолекулы
белка теряют свою растворимость и устойчивость.
Стандарт на молоко-сырье и технологические инструкции по
производству консервов регламентируют кислотность молока не
в единицах рН, а в градусах Тернера. При повышении кислотности молока более 18 ºТ каждый градус Тернера соответствует
0,009% ≈ 0,01% свободной молочной кислоты.
Нормативная и техническая документация на большинство
консервов определяет кислотность молока-сырья в пределах
16–20 ºТ. Более строгие требования - кислотность до 18–19 ºТ,
предъявляются к молоку при выработке сухого молока, сгущен32
ного стерилизованного молока и сухих продуктов для детского
питания.
Механизм влияния на термоустойчивость молока ионов
кальция заключается в связывании свободных ОН групп фосфорной кислоты ККФК, что снижает отрицательный заряд мицелл казеина. Электронейтральные частицы белка агрегируют, а
образование кальциевых мостиков ускоряет этот процесс.
При нагреве также отмечается переход первичных и вторичных фосфатов в третичные и гидролиз органических фосфатов с
высвобождением Н+ ионов и изменением рН.
Влияние на термоустойчивость молока содержания лактозы
ранее не учитывалось. Но, в присутствии кислорода, под действием тепла из лактозы образуются органические кислоты,
главным образом, муравьиная, что также сопровождается изменением рН.
Как следует из изложенного, действие на термоустойчивость
и солевого состава, и лактозы при нагреве проявляется снижением рН, снижением отрицательного заряда ККФК и электростатических сил отталкивания между коллоидными частицами.
В отношении белкового состава молока известно, что свойство высокой термоустойчивости определяет казеин, относящийся
к числу немногих, известных науке, термостабильных пищевых
белков и выдерживающий нагрев при 140ºС в течение 60 мин и
более. Термоустойчивость казеина зависит от размера мицелл казеина: чем они мельче, тем более термоустойчиво молоко и наоборот. Это обусловлено разным содержанием в мицеллах
κ-казеина и коллоидного фосфата кальция.
Мелкие мицеллы казеина содержат больше κ-казеина и
меньше коллоидного фосфата. κ-казеин обладает высоким отрицательным зарядом и сильными гидрофильными свойствами и
стабилизирует мицеллы казеина. Коллоидный фосфат кальция,
обладая цементирующими свойствами, наоборот способствует
агрегации частиц казеина.
Сывороточные белки сравнительно термолабильны и многие
из них полностью денатурируются при 90ºС в течение
10–30 мин.
Низкая термоустойчивость сывороточных белков объясняется наличием в мицеллах упорядоченных вторичной, третичной и
33
четвертичной структур, стабилизированных дисульфидными S-Sсвязями, чувствительными к нагреву.
Тепловая денатурация сывороточных белков связана с активизацией SH-групп в связи с разрывом молекулярных S-S-связей
и развертыванием пептидных цепей.
α-лактальбумин и β-лактоглобулин не термоустойчивы в
равной мере. α-лактальбумин не содержит сульфгидрильных
групп, но обладает четырьмя дисульфидными связями на каждую
молекулу. Это позволяет предположить, что α-лактальбумин и
β-лактоглобулин могут образовывать межмолекулярные комплексы, что приводит к дестабилизации белка.
Частичная денатурация сывороточных белков отмечается в
той или иной степени при всех режимах тепловой обработки, однако она не дает обычно видимых изменений ввиду малых размеров, малого содержания сывороточных белков и из-за прикрепления их к стабильным казеиновым мицеллам.
Заметным влияние сывороточных белков на термоустойчивость может быть при увеличении их содержания.
В этом случае происходит агрегация ККФК с β-лактоглобулином или денатурированные теплотой белки сыворотки
служат материалом мостиков между частицами ККФК, что сопровождается значительным повышением вязкости.
Повышенное содержание сывороточных белков отмечается в
молозиве – в день отела до 11%, поэтому в течение семи дней после отела молоко не подлежит приемке на завод.
Видовой состав микрофлоры
Стойкость в хранении молочных консервов зависит как от
суммарного содержания микроорганизмов в молоке-сырье, так и
характера бактериального пейзажа, то есть видового состава микрофлоры.
При получении молока на ферме состав его микрофлоры формируется, в основном, за счет микрофлоры оборудования. Как правило, это молочнокислые стрептококки (50–95%), бактерии группы
кишечных палочек (около 10%), микрококки (до 10%).
Понятно, что чем выше бактериальная обсемененность сырого молока, тем больше вероятность присутствия в нем патоген34
ных и других микроорганизмов, которые могут привести к выработке нестандартных продуктов. Однако при выработке консервов особое значение имеет наличие и количество в молоке психрофильной, психротрофной, осмофильной и спорообразующей
микрофлоры.
Как отмечает Г.М. Свириденко, попадание в молоко нескольких десятков клеток споровых анаэробных микроорганизмов может сделать его непригодным для выработки консервов.
Деление микроорганизмов на психрофильные, осмофильные
и спорообразующие достаточно условно, так как один и тот же
вид микроорганизмов может быть отнесен и к психрофильным, и
осмофильным, и спорообразующим.
Спорообразующие микроорганизмы:
• гибнут только при воздействии температуры 115–120ºС в
течение нескольких минут;
• на них невозможно воздействовать концентрациями дезинфицирующих веществ, допущенными в молочной промышленности;
• при принятых режимах тепловой обработки не обеспечивается уничтожение спор.
Различные виды Bacillus приводят к бомбажу банок со сгущенными продуктами, свертыванию, образованию горького и
кислого вкуса. Они вырабатывают токсины, вызывающие пищевые отравления.
Источники обсеменения бациллами: кожа вымени коров, руки доярки, доильные стаканы, грубые корма и солома, повышающие содержание спор в воздухе.
Широкое применение охлаждения и холодильного хранения
молока делает психрофилы и психротрофы одной из основных
экологических групп сырого молока.
Психрофильные и психротрофные микроорганизмы способны развиваться при низких температурах вплоть до 0ºС, но они
отличаются значениями оптимальной и максимальной температуры развития. Оптимальная температура развития психрофильных микроорганизмов 12–16ºС, максимальная – 20ºС. Оптимальная температура развития психротрофных микроорганизмов
20–30ºС, максимальная – 35–42ºС.
35
Психротрофная микрофлора сырого охлажденного молока
представлена в основном грамотрицательными аэробными бактериями родов: Pseudomonas, Alcаligenes, Achromobacter,
Flavobacterium,
а
также
незначительным
количеством
микрококков
и
других
видов
микроорганизмов.
В
количественном
отношении
превалирующей
группой
психротрофных бактерий является род Pseudomonas.
По данным ряда исследователей, большинство психротрофных бактерий обладают протеолитическими и липолитическими
свойствами.
Высокое содержание психротрофных микроорганизмов зачастую сразу не отражается на вкусе и запахе молока. При хранении сырого молока ферменты психротрофных микроорганизмов
могут вызывать неконтролируемый гидролиз молочного жира и
изменение казеинового комплекса – снижение относительной
пропорции ß-казеина и общего казеина.
Продуцируемые внеклеточные ферменты (липазы и протеазы), могут выдерживать температуры тепловой обработки, применяемые в молочной промышленности, и приводить к образованию прогорклого и побочного привкусов, разрушать белки молока с образованием горьких пептидов.
Присутствие в сыром молоке таких психротрофных микроорганизмов, как Pseudomonas fluorescens, может стать причиной
ухудшения качества в течение срока годности продукта даже при
уничтожении исходных бактерий при пастеризации.
По результатам наших исследований, проведенных в девяностых годах прошлого века под руководством профессора
А.В. Гудкова, в образцах сгущенного молока с сахаром, выработанных из молока с содержанием психротрофов более 1·107
КОЕ/см3, после трехмесячного хранения было отмечено некоторое увеличение пептидной фракции, снижение стойкости к загустеванию, ухудшение органолептических показателей. Через
шесть месяцев хранения по органолептическим показателям продукт не соответствовал требованиям ГОСТ 2903–78.
Психрофильные микроорганизмы не выявляются по пробе с
резазурином. Молоко, соответствующее по этой пробе первому
классу, может содержать до 9,2 · 107 КОЕ/см3 психротрофильных
36
микроорганизмов. Косвенный показатель высокого содержания
психрофильных микроорганизмов – повышенное количество соматических клеток. Кроме того, как в свежем, так и хранящемся
молоке с повышенным содержанием соматических клеток увеличивается концентрация свободных жирных кислот.
Количество психрофильных бактерий зависит от санитарных
условий, в которых получают и транспортируют молоко, от температуры и продолжительности хранения молока до обработки,
качества воды. Психрофилы способны к быстрому образованию
колоний на поверхности молочного оборудования. Особую опасность представляют емкости, не полно опорожненные от молока
предыдущих партий, при этом идет заражение большим количеством хорошо адаптировавшихся активных клеток психрофильных микроорганизмов.
Осмофильные микроорганизмы – бактерии рода Staphilococcus, дрожжи, плесневые грибы, например шоколаднокоричневая плесень Catenularia fuligiena, вызывающая образование пуговиц в сгущенном молоке с сахаром, и другие микроорганизмы, жизнеспособные при низкой активности воды.
Они могут быть возбудителями пороков сгущенного молока с
сахаром, обладают кислотообразующей активностью, выделяют
сычугоподобные ферменты,
Предупреждение попадания в молоко осмофильных микроорганизмов достигается соблюдением санитарно-гигиенических условий дойки, режимов санитарной обработки всех молокопроводящих частей доильных установок, автомолцистерн, обработкой
воздуха в доильных помещениях. Стафилококки могут попадать
в молоко от коров, больных маститом.
Сырое молоко, содержащее небольшое количество микробов, – результат эффективной мойки и дезинфекции оборудования
для получения, сбора и транспортировки молока на завод, соблюдения условий дойки, индикатор здоровья молочного стада.
Свежесть молока
Длительное хранение молока до обработки должно быть исключено. Хранение сырого молока у сдатчиков при температуре
от 2 до 6ºС допускается в течение 24 ч с учетом времени перевозки. Однако следует учитывать то, что увеличение продолжи37
тельности хранения молока до обработки на 12 ч сопровождается
увеличением на порядок содержания психротрофных микроорганизмов.
4.1.2 Обезжиренное молоко
Требования к органолептическим и физико-химическим показателям обезжиренного молока приведены в табл. 4.1 и 4.2.
Таблица 4.1 – Органолептические показатели обезжиренного молокасырья
Наименование
показателя
Характеристика
Вкус и запах
Чистые, без посторонних привкусов и запахов.
Допускается слабовыраженный кормовой
привкус и запах.
Допускается для молока обезжиренного пастеризованного - привкус, свойственный пастеризованному молоку
Внешний вид и
консистенция
Цвет
Однородная жидкость без осадка и хлопьев
Белый со слегка синеватым оттенком
Таблица 4.2 – Физико-химические показатели обезжиренного молокасырья
Наименование показателя
Массовая доля жира, %, не более
Массовая доля белка, %, не менее
Кислотность, ºТ
Плотность, кг/м3, не менее
Норма для молока
обезжиренного - сырья
0,5
2,8
От 16,0 до 21,0
1030,0
4.1.3. Сливки
По органолептическим показателям сливки – сырье должны
соответствовать требованиям, изложенным в табл. 4.3, по термоустойчивости – в табл. 4.4, по плотности – в табл. 4.5, по кислотности – в табл. 4.6.
38
Таблица 4.3 – Органолептические показатели сливок
Характеристика для сливок сорта
Наименование
показателя
высшего
первого
второго
Вкус и запах
Выраженный
сливочный, чистый, сладковатый.
Сливочный,
сладковатый со
слабо выраженным кормовым
привкусом и запахом.
Недостаточно
выраженный
сливочный,
сладковатый, недостаточно чистый и (или) с
кормовым привкусом и запахом.
Однородная, гомогенная или с единичными комочками жира
Консистенция
и внешний вид
Однородная,
гомогенная
Цвет
Белый, с кремовым оттенком, однородный по всей
массе
Таблица 4.4 – Термоустойчивость сливок-сырья
Наименование
показателя
Термоустойчивость сливок по алкогольной пробе
Значение показателя для сливок сорта
высшего
первого
второго
I группа
II и III
группы
IV и V
группы
10,0
Температура, °С, не выше
Таблица 4.5 – Плотность сливок в зависимости от жирности
Массовая доля жира, %
Плотность при температуре 20°С,
кг/м3
От 9,0 до 20,0
От 1020,0 до 1008,0
От 20,0 до 30,0
От 1008,0 до 997,0
От 30,0 до 40,0
От 997,0 до 987,0
От 40,0 до 50,0
От 987,0 до 976,0
От 50,0 до 58,0
От 976,0 до 968,0
Таблица 4.6 – Требования к кислотности сливок
39
Массовая
доля жира, %
От 9,0 до 20,0
От 20,0 до 30,0
От 30,0 до 40,0
От 40,0 до 50,0
От 50,0 до 58,0
Титруемая кислотность, °Т
для сливок
для сливок сорта
всех сортов, высшего,
первого,
второго, не
не менее
не более
не более
более
14,0
17,0
19,0
21,0
13,0
16,0
17,0
19,0
12,0
15,0
16,0
18,0
11,0
14,0
15,0
17,0
10,0
13,0
14,0
15,0
4.1.4 Пахта
В качестве сырья для молочных консервов может использоваться пахта, полученная при выработке сладкосливочного масла.
Вкус и запах пахты должен быть молочный с привкусом пастеризации, чистым или со слабо-кормовым привкусом, цвет - от
белого до светло-желтого, равномерный по всей массе. Требование к консистенции – однородная жидкость без осадка и хлопьев.
Физико-химические показатели пахты: массовая доля сухих веществ – не менее 8%, в том числе жира 0,3–-0,7%. Кислотность –
не более 19 ºТ. Плотность – не менее 1027 кг/м3.
4.1.5 Сыворотка
Виды сыворотки-сырья: подсырная (несоленая и соленая),
творожная, казеиновая.
Характеристика вкуса и запаха
Подсырная несоленая сыворотка – вкус и запах свойственный
молочной сыворотке, сладковатый.
Подсырная соленая сыворотка – вкус и запах, свойственный
молочной сыворотке солоноватый.
Творожная и казеиновая сыворотка – вкус и запах, свойственный молочной сыворотке, кисловатый.
По внешнему виду и консистенции сыворотка – однородная
жидкость, допускается наличие белкового осадка.
Цвет сыворотки бледно-зеленый.
По физико-химическим показателям сыворотка должна соответствовать нормам, изложенным в табл. 4.7.
Таблица 4.7 – Физико-химические показатели сыворотки
40
Норма для сыворотки
Наименование
показателя
подсырной
несоленой
соленой*
творожной
казеиновой
Массовая доля
сухих веществ,
%, не менее
5,6
7,0
5,5
5,5
Массовая доля
лактозы, %, не
менее
4,0
4,0
3,5
3,5
20
20
70
75
Кислотность,
о
Т, не более
*Массовая доля хлористого натрия в соленой сыворотке не более 1,5%. Температура сыворотки должна быть не более 6ºС.
4.1.6 Молочный жир
Молочный жир изготовляют из молока и молочных продуктов удалением молочной плазмы.
По органолептическим показателям молочный жир должен
соответствовать требованиям, приведенным в табл. 4.8.
Таблица 4.8 – Органолептические показатели молочного жира
Наименование
показателя
Вкус и запах
Консистенция при
(12±2)ºС
Цвет
Характеристика
Чистый, нейтральный, характерный для молочного жира, без посторонних привкусов и запахов.
Допускается слабый привкус вытопленного молочного жира
Гомогенная, плотная, допускается слабая мучнистость. Для продукта в расплавленном виде –
прозрачная, без осадка
От светло-желтого до желтого, однородный по
всей массе
По химическим показателям молочный жир должен соответствовать требованиям, приведенным в табл. 4.9.
Таблица 4.9 – Химические показатели молочного жира
41
Наименование
продукта
Молочный жир
Массовая доля, %
жира, не
влаги, не
менее
более
99.8
0,2
Кислотность
жировой фазы, ºК,
не более
4,0
Жировая фаза молочного жира должна содержать только молочный жир коровьего молока.
4.1.7 Заменители молочного жира
В настоящее время значительную долю рынка занимают молокосодержащие консервы, в которых молочный жир замещен
различными его заменителями. Большой интерес к производству
продуктов со сложным жировым и белковым составом обусловлен формированием новых взглядов на рациональное питание,
развитием современных технологий, дефицитом и высокой стоимостью молочного сырья, конкуренцией со стороны импортной
продукции. Варьирование соотношением молочного и растительного сырья позволяет создавать качественно новые консервы с
заданными медико-биологическими, физико-химическими, технологическими и потребительскими свойствами.
Основные причины применения заменителей молочных жиров:
• качество молочной продукции аналогично качеству продукции при использовании молочного жира;
• себестоимость продукции снижается на 35–40%;
• возможно использование того же оборудования, на котором производится традиционная продукция;
• устранение некоторых недостатков молочного жира – высокого содержания насыщенных жирных кислот, наличия холестерина;
• повышенное содержание витамина Е и эссенциальных
жирных кислот – линолевой, линоленовой, арахидоновой, присутствующих в рационе россиян в недостаточном количестве;
• показатели растительных жиров, в отличие от молочных,
стабильны в течение года;
• низкий показатель перекисного числа немолочных жиров,
что свидетельствует о высокой противоокислительной стабильности и определяет хранимоспособность получаемых продуктов.
42
Немаловажным аспектом при разработке продуктов со смешанной жировой фазой является выбор заменителя молочного жира.
Заменители молочного жира должны быть произведены из натуральных и/или модифицированных растительных масел без пищевых добавок или ингредиентов и содержать не менее 99,9% жира.
Требования к заменителям молочного жира приведены в табл. 4.10.
В качестве дополнительных требований следует назвать:
• сочетаемость жировой композиции с молочной основой;
• близкую к молочному жиру температура плавления в диапазоне от 32 до 37°С. Температура плавления молочного жира
29–35ºС. Оставаясь совершенно твердым при низкой температуре, он полностью расплавляется при температуре тела человека,
что исключительно важно для вкусовых ощущений во время
употребления продукта Заменитель молочного жира должен обладать аналогичными молочному жиру свойствами плавления;
• подобная молочному жиру доля твердых триглицеридов
при различных температурах, характеризующая органолептические и технологические свойства жира. Соответствующие показатели для молочного жира приведены в табл. 4.11.
Таблица 4.10 – Требования к заменителям молочного жира
Наименование показателя
Внешний вид (цвет)
Консистенция
Запах и вкус
Массовая доля влаги и летучих веществ, %,
не более
Кислотное число, мг КОН/г
Перекисное число, ммоль активного кислорода на 1 кг растительного жира, не более
БГКП (колиформы), не допускаются в массе продукта, г
Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы, не допускаются в массе продукта, г
Плесени, КОЕ/г, не более
Дрожжи, КОЕ/г, не более
Токсичные элементы, микотоксины, пестициды, радионуклиды
Характеристика и норма
От белого до светло-желтого,
однородный
Однородная, пластичная, допускается зернистая, мягкая
Нейтральные или сливочные
при добавлении ароматизаторов
0,1
0,3
2,0
0,001
25
1⋅102
1⋅103
Согласно техническому
регламенту
43
Таблица 4.11 – Массовые доли твердых триглицеридов (ТТГ) молочного
жира при различных температурах
10
15
47
38
Температура, ºС
20
25
Массовые доли ТТГ, %
23
16
30
35
5
1
• ß′-форма образуемых при охлаждении кристаллов;
• влияние на устойчивость эмульсии. По данным А.Н. Петрова, эмульгирующие свойства выше у жиров с низкой температурой плавления;
• содержание не более 5% массовой доли трансизомеров
олеиновой кислоты (в пересчете на метилэлаидат), не более 38%
пальмитиновой кислоты от суммы жирных кислот, не менее 2%
лауриновой кислоты. Трансизомеры ненасыщенных жирных кислот, влияют на здоровье человека, повышая в крови уровень
вредного холестерина низкой плотности, снижая одновременно
уровень полезного холестерина высокой плотности.
Направленное изменение консистенции и физических
свойств – температуры плавления, твердости, а также создание
устойчивой кристаллической структуры жира или смеси жиров,
достигается гидрогенизацией, переэтерификацией, фракционированием.
Гидрогенизация – гидрирование масел и жиров молекулярным водородом при 180–240ºС в присутствии катализаторов при
давлении, близком к атмосферному, проводится для изменения
жирнокислотного состава исходного жира в результате частичного или полного присоединения водорода к остаткам ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав жидких растительных
масел. Параллельно с присоединением водорода происходит
структурная изомеризация и цис-трансизомеризация и образуются трансизомеры ненасыщенных жирных кислот.
В отличие от такой модификации масел как гидрогенизация,
переэтерификация высокоплавких животных и растительных жиров с жидкими растительными жирами позволяет получить жировые системы с высоким содержанием физиологически ценной
линолевой кислоты при минимальном содержании трансизомеров
жирных кислот. При переэтерификации состав жирных кислот не
44
меняется, происходит их статическое распределение в смеси
триглицеридов, что приводит к изменению физико-химических
свойств жировых смесей в результате изменения молекулярного
состава.
Жиры, полученные при энзимной переэтерификации, в отличие от химической переэтерификации, практически не содержат
вредных для человека трансизомеров жирных кислот. Технология
использования ферментов не требует применения химикатов.
Ферментами являются молекулы белка, которые представляют
собой природные катализаторы и полностью биоразлагаемы.
У масел, прошедших процесс переэтерификации, отмечается:
• повышение пищевой ценности за счет превращения трудно
усваиваемых организмом высокоплавких глицеридов в низкоплавкие;
• изменение температуры плавления;
• повышение пластичности и однородности;
• увеличение способности жира кристаллизоваться в устойчивой мелкокристаллической полиморфной модификации
(ß′-форма).
Фракционированные жиры также не содержат трансизомеров.
Учитываются также доступность, экономическая целесообразность использования жиров, возможность получения конечного продукта, соответствующего потребительским и технологическим требованиям, предъявляемым к консервам.
Российский рынок модифицированных жиров и жировых систем
представлен многочисленными заменителями молочного жира:
• Акобленд – композиция гидрогенизированного и дезодорированного растительного масла;
• Эколакт TF – 1403-34, 1403-34Н, 1903-33, производимые
методом переэтерификации;
• Жировые системы – Союз в широком ассортименте. Каждая из систем характеризуется определенными показателями:
консистенцией, твердостью, характером плавления, температурой
и временем кристаллизации, в том числе заменители молочного
жира под торговой маркой SDS;
• Заменитель молочного жира СолПРо, изготовляемый с
применением энзимной переэтерификации;
45
• Деликон-1 – дезодорированный растительный жир;
• Полавр – гидрогенизированное пальмоядровое масло:
• Российское золото - высокожирная смесь молочных и пищевых растительных жиров;
• Маслао 73-28, Конфао В 73-26, Бутао 06, Бутао ICE E –
кокосовое масло и жировые системы;
• Аполина 32, 36 и Мона 32, 36, РО 37 – пальмовое масло и
его фракции;
• Исао-70, Исао Е-28, Исао Е-31 – фракционированное пальмоядровое масло.
Жировые системы, в сравнении с моножирами, содержат
эмульгаторы, играющие важную роль при приготовлении эмульсии растительных жиров. Применение таких жировых систем позволяет производить замену от 10 до 80% молочного жира.
4.1.8 Немолочные белки
Основное требование к белку, как сырью для получения молокосодержащих продуктов – наличие необходимых функциональных свойств, под которыми понимают характеристики белка, определяющие его поведение при переработке и хранении:
• хорошая растворимость;
• эффективная стабилизация эмульсий и суспензий;
• влагоудерживающие свойства;
• отсутствие специфических привкусов и запахов;
• хранимоспособность в обычных условиях;
• повышение биологической ценности продукта.
Функциональные свойства соевых белков полностью соответствуют этим требованиям, что позволяет использовать их взамен сухого обезжиренного молока и казеинатов.
Помимо доступности и больших запасов использование сои
для производства белковых продуктов обусловлено уникальным
химическим составом ее семян, обеспечивающим рентабельность
промышленной переработки, высокой биологической и пищевой
ценностью и положительным влиянием на здоровье.
Соя не имеет себе равных среди сельскохозяйственных культур по содержанию белковых веществ и содержит 34–38% сырого
протеина с хорошим сочетанием незаменимых аминокислот,
46
близким к протеинам животного происхождения. Белки семян
сои – это единственный вид растительных белков, в котором есть
все незаменимые аминокислоты в оптимальном соотношении, в
том числе лизин и треонин.
Соя содержит также широкий спектр биологически активных
веществ (изофлавоны, сапонины и другие), которые относятся к
группе природных антиоксидантов и антиканцерогенов – крайне
необходимых для лиц зрелого и пожилого возраста.
Соя содержит большинство витаминов, в том числе и жирорастворимых, минеральных веществ: кальция, калия, железа и
других; большое количество клетчатки.
Продукты из сои не содержат холестерина и показаны при
нарушениях липидного обмена, препятствуют активизации и аккумуляции тромбоцитов, подавляют действие тромбина. Данное
свойство сои учитывается при проведении терапии с целью профилактики тромбообразования в коронарных артериях.
Большое значение продукты из сои имеют при заболеваниях
кишечника, так как позволяют нормализовать моторную деятельность кишечника и его нарушенную микрофлору.
Белок сои используют для пищевых целей в виде:
• различных видов муки, как из обезжиренных, так и из
цельных не обезжиренных семян, очищенных от оболочки (жирная мука), или частично обезжиренных с помощью механического отжима масла (полуобезжиренная или полужирная мука);
• соевого молока и сухого соевого молока;
• текстуратов;
• концентратов;
• изолятов.
Их типичный состав приведен в табл. 4.12.
Однако основная часть белков сои – это глобулины. Они гетерогенны, различны по физико-химическим и функциональным
свойствам.
Соевые белки содержат различные биологически активные
компоненты, поступление которых в организм с пищей в количествах, превышающих допустимые уровни, приводит к нежелательным явлениям – аллергии, кишечным расстройствам. Поэтому технологии производства пищевых форм белков из сои долж47
ны содержать процессы, обеспечивающие максимальный распад
указанных компонентов.
Кроме того, соя – один из самых распространенных генномодифицированных продуктов.
Таблица 4.12 – Состав продуктов из сои
Ингредиенты, %
Белок
Липиды
Углеводы
Волокна
Общая диетическая
клетчатка
Зола
Влага
Обезжиренная
мука
56
1
28,5
3,5
–
Сухое
соевое
молоко
40
20
–
–
–
6
–
–
5–7
Текстурат
Концентрат
Изолят
48
1,5
–
–
21
72
1
17,5
4,5
–
92,5
0,8
0,3
0,1
0,1
–
–
6
–
3,8
–
4.1.9 Сахар-песок
Сахароза – консервант, средство понижения активности воды. Консервирующий эффект достигается, когда концентрация
сахарозы в водной части продукта составляет 62,5–63,5%. Исходя
из этого, для каждого продукта рассчитывают и включают в НТД
показатель «массовая доля сахарозы». Чем меньше нормируемая
влага, тем меньше массовая доля сахарозы в продукте.
Выбор сахарозы в качестве консервирующего средства обусловлен следующими факторами:
• сахароза хорошо растворима в воде и не кристаллизуется
при охлаждении сгущенных продуктов с сахаром;
• сахароза не редуцирующий сахар и, в отличие от моноз, не
реагирует с белками, не вступает с ними в реакцию Майара.
Сахарозу вносят в продукт в виде свекловичного или тростникового сахара-песка, соответствующего требованиям действующего стандарта и сводов правил.
Нормируются:
• органолептические показатели (вкус и запах, размеры кристаллов от 0,2 до 2,5 мкм, сыпучесть, цвет, чистота раствора, он
48
должен быть прозрачный, без нерастворимого осадка, механических и других примесей);
• физико-химические показатели (сахарозы не менее 99,75%,
редуцирующих веществ не более 0,05%, цветность – не более 0,8
условных единиц или не более 104 единиц оптической плотности,
золы не более 0,04%, влаги не более 0,14%, ферропримесей не
более 0,0003% ; а также токсичные элементы и пестициды);
• микробиологические показатели (КМАФАМ в 1 г – не более 1⋅ 103, плесневые грибы, КОЕ в 1 г – не более 10, дрожжи,
КОЕ в 1 г – не более 10, БГКП в 1 г не допускаются, патогенные
микроорганизмы, в том числе бактерии рода сальмонелла в 25 г
не допускаются).
С точки зрения пригодности сахара-песка для целей консервирования особое внимание следует обратить на цвет сахара (он
должен быть белый), хорошую сыпучесть, массовые доли редуцирующих веществ и влаги.
Редуцирующие вещества, или инвертный сахар, образующиеся при гидролизе сахарозы, вступают в реакцию Майара и являются причиной изменения цвета сгущенного молока с сахаром
при хранении.
При повышенном содержании влаги на гранях кристаллов
образуется пленка сахарного раствора – благоприятная среда для
развития микроорганизмов.
Например, повышение массовой доли влаги в сахаре с 0,14 до
0,41% сопровождается повышением количества микроорганизмов
в 100 раз.
Необходимо также соблюдение условий хранения сахарапеска:
• относительная влажность воздуха должна быть не более
70%, а при хранении без упаковки, в бункерах – не более 60%, в
виду высокой гигроскопичности сахара;
• недопустимо хранение мешков с сахарным песком в отделении приготовления сиропа;
• недопустимы резкие колебания температуры в местах хранения сахара. Приемка холодного сахара в теплый склад сопровождается конденсацией влаги на поверхности кристаллов и также увлажнением сахара.
49
Сахар-песок в мешкотаре с полиэтиленовыми вкладышами
можно хранить длительное время без потерь качества в неотапливаемых помещениях. Полиэтиленовая пленка надежно защищает сахар-песок от влаги.
4.1.10 Эмульгаторы
Общим свойством, объединяющим эмульгаторы и отличающим их от пищевых добавок других классов, является поверхностная активность, поэтому термины эмульгатор, эмульгирующий
агент и поверхностно-активное вещество (ПАВ) могут рассматриваться как синонимы.
Молекулы эмульгаторов имеют дифильное строение, то есть
содержат полярные гидрофильные и неполярные гидрофобные
группы атомов. Полярные (гидрофильные) обеспечивают растворимость в воде, неполярные (гидрофобные) – в неполярных растворителях.
Эмульгаторы применяют при выработке:
• молокосодержащих концентрированных и сухих продуктов с заменой части молочного жира на растительный;
• сухих продуктов для детского питания, имеющих высокую
массовую долю жира по отношению к сухому обезжиренному
молочному остатку;
• рекомбинированных и восстановленных продуктов переработки молока;
• сухих быстрорастворимых продуктов;
• заменителей цельного молока для сельскохозяйственных
животных.
Основными технологическими функциями эмульгаторов при
выработке молочных консервов, а также концентрированных и
сухих продуктов переработки молока являются образование и
стабилизация эмульсий, а также смачивание.
Эмульсии – это термодинамически нестабильные двухфазные
системы. Они обладают большой поверхностью раздела фаз. Образование поверхности раздела требует затраты работы тем
большей, чем выше поверхностное натяжение.
Молекулы эмульгаторов адсорбируются на поверхности частиц, снижая поверхностное натяжение, поскольку обладают как
50
гидрофильными, так и гидрофобными свойствами. Эмульсионная
стабильность достигается, если силы притяжения, такие как силы
Ван-дер-Ваальса, уравновешены с силами отталкивания, препятствующими коалесценции, то есть расслаиванию эмульсии.
Стабильность эмульсии зависит от использованного эмульгатора и от дисперсности фаз.
Тип стабилизируемой эмульсии зависит от ГЛБ (гидрофильно-липофильного баланса) эмульгатора. Эмульгаторы с низкими
значением ГЛБ стабилизируют эмульсии воды в масле, с высокими значениями ГЛБ – эмульсии масла в воде. При выработке
молочных и молокосодержащих консервов получают обычно
эмульсии типа «масло в воде».
Наряду с понижением поверхностного натяжения эмульгаторы могут стабилизировать эмульсию также и тем, что на поверхности раздела образуется пленка из эмульгатора, обладающая некоторой механической прочностью. Такие пленки защищают частицы эмульсии от коалесценции.
Лецитин – один из наиболее широко используемых при выработке консервов и концентратов эмульгаторов природного
происхождения. Лецитин признан безопасным и разрешен к применению в пищевой промышленности практически без ограничений.
Производимые промышленностью лецитины – смесь фракций фосфатидов, в которой содержание собственно фосфолипидов – фосфатидилхолина, фосфатидилэтаноламина, фосфатидилинозитола, фосфатидилсерина, фосфатидной кислоты, лизофосфатидов – составляет не менее 56–60%.
Основной источник промышленного получения лецитина для
пищевой промышленности – масличные культуры (главным образом соя, реже подсолнечник), откуда их выделяют при гидратации масел.
В отличие от большинства других пищевых добавок препараты фосфолипидов обладают высокой физиологической активностью, связанной с уменьшение уровня холестерина, улучшением функции печени, торможением процессов старения, нормализации иммунобиологической функции организма.
И хотя диетологи не относят фосфолипиды к незаменимым
факторам питания, они являются физиологически ценными ком51
понентами пищи, суточная потребность в которых составляет
около 5 г.
При выработке заменителей цельного молока для сельскохозяйственных животных в качестве эмульгаторов используют
фосфатидные концентраты и дистиллированные моноглицериды.
В зависимости от состава и свойств пищевой системы, в которую вводится эмульгатор, его поверхностная активность может
проявляться в различных направлениях.
При выработке сухих быстрорастворимых молочных продуктов насосом-дозатором через фильтр и форсунки эмульгатор напыляется на частицы высушиваемого продукта на второй стадии
сушки. Роль эмульгатора сводится к снижению межфазного натяжения между жидкостью и поверхностью продукта, что улучшает смачиваемость и растворимость сухого молока при восстановлении.
Следует указать еще на одно свойство поверхностноактивных веществ, важное при производстве чувствительных к
термокоагуляции концентрированных молочных продуктов. Молекулы ПАВ могут изменять термоустойчивость обезжиренного
молока.
Предполагается, что связывание ПАВ мицеллами казеина изменяет поверхностный заряд мицелл, что приводит к изменению
термоустойчивости. Анионные ПАВ заметно повышают термоустойчивость обезжиренного молока.
Для повышения термоустойчивости гомогенизированного и
концентрированного молока можно использовать лецитин.
Лецитин не влияет на термоустойчивость обезжиренного молока, и механизм его действия на термоустойчивость молока до
сих пор до конца не ясен.
Известно, что лецитин вытесняет белок с поверхности капель
жира и активизирует образование комплекса между κ-казеином и
ß-лактоглобулином.
Взаимодействие лецитина, как с поверхностью капли жира,
так и с молочными белками, усложняет процесс термокоагуляции в содержащем жир молоке по сравнению с обезжиренным.
52
4.1.11 Ферменты
Применение ферментов – одно из направлений развития современных технологий. Ферменты в 108 · 1020 раз повышают скорость биохимических реакций.
В молочной промышленности используется ß-галактозидаза
(лактаза). Препарат ß-галактозидазы – «Максилакт».
Фермент катализирует реакцию гидролитического отщепления нередуцирующих остатков ß-D-галактозы в молочном сахаре – дисахариде лактозе.
Ферментативный гидролиз лактозы молока или молочной сыворотки позволяет:
− позволяет получать продукты для людей с лактозной интолерантностью;
− вырабатывать продукты, обогащенные более сладкими по
сравнению с лактозой, легко растворимыми усваиваемыми монозами – глюкозой и галактозой;
− исключить пороки консистенции продукта, связанные с
неуправляемой кристаллизацией лактозы;
− активизировать, при необходимости, реакцию Майара, например при выработке молока сгущенного с сахаром вареного;
− понизить активность воды за счет образования из одной
молекулы лактозы двух молекул моноз и повысить консервирующий эффект.
На процесс ферментативного гидролиза лактозы влияют температура и продолжительность инкубации, доза вносимого фермента, рН среды.
Ферментные препараты лактазы получают с помощью различных продуцентов: микроскопических грибов, бактерий,
дрожжей. Все они имеют различные температурные оптимумы,
которые, однако, лежат в пределах 37–50ºС.
Оптимумы рН этих ферментов также отличаются: для бактериальных – около 7,0, для грибных – около 5,0, для дрожжевой
лактазы – около 6,0.
При гидролизе лактозы в цельном молоке, обезжиренном молоке, в концентратах молока оптимальную активность проявляет
дрожжевой фермент, в сыворотке и ее концентратах – грибной.
53
Процесс ферментации включен в схему производства сгущенного молока с сахаром с гидролизованной лактозой, сгущенного молока с сахаром вареного, сыворотки сгущенной гидролизованной.
Выводы
Для выработки консервов – продуктов переработки молока
следует использовать:
• свежее термоустойчивое молоко с минимальным содержанием психрофильной, спорообразующей, осмофильной микрофлоры;
• обезжиренное молоко, пахту, сливки, сыворотку, соответствующие требованиям национального стандарта на эти виды побочных продуктов переработки молока;
• молочный жир и заменители молочного жира, регламентируемые по органолептическим показателям, содержанию трансизомеров, и приближенные по температуре плавления к молочному жиру;
• немолочные белки с комплексом необходимых функциональных свойств.
Повышенное содержание влаги, редуцирующих веществ и
микроорганизмов в сахаре-песке позволяет прогнозировать
нежелательные изменения при хранении сгущенного молока с
сахаром.
Контрольные вопросы и задания:
1. В чем заключается специфичность требований к молоку-сырью при
выработке консервов?
2. От чего зависит термоустойчивость молока?
3. Почему снижается растворимость сухого молока, выработанного из
нетермоустойчивого молока?
4. Объясните влияние видового состава микроорганизмов в молокесырье на качество консервов.
5. Назовите требования к немолочным жирам и белкам, применяемым
при выработке консервов.
6. Какие показатели сахара-песка могут стать причиной нежелательных
изменений сгущенного молока с сахаром при хранении?
54
4.2 Очистка молока
Сырое молоко содержит такие нежелательные примеси как
частицы загрязнений, клетки вымени, бактериальную флору.
Главное требование к очистке сырого молока – это удаление
немолочных примесей, бактерий и спор (живых и неживых) в
максимально мягком режиме без жестких механических и температурных воздействий и без потери составных частей молока.
Варианты аппаратурного оформления и параметры очистки
молока приведены в табл. 4.13.
Таблица 4.13 – Способы очистки молока
Оборудование для очистки
Сепаратор-молокоочиститель
Сепаратор-бактериоотделитель
Установка микрофильтрации
Температура молока
45–55ºС, или очистка принятого
молока без подогрева
50–75ºС
40–55ºС
Технологические инструкции по производству молочных
консервов ориентируют на центробежную очистку молока в сепараторах – молокоочистителях. При выработке сгущенного стерилизованного молока проводится двукратная центробежная
очистка молока.
Общая массовая доля осадка, образующегося при центрифугировании, может составлять от 0,005 до 0,1% от объема молока.
Осадок, выделенный в центробежном очистителе из 1 кг молока, содержит 0,14–0,6 г сухого вещества, что составляет
18–22% суммарного нерастворимого осадка сухого молока, образующегося при хранении, пастеризации, сгущении, сушке молока. Кислотность осадка в среднем 290 ºТ.
Установлено, что за счет удаления при центробежной очистке нерастворимого осадка на 1,8–2% повышается растворимость выработанного сухого молока. Массовая доля сухих веществ нерастворимого осадка в сухом молоке, выработанном с
центробежной очисткой, – 0,7%, без очистки – 47 % .
В современных саморазгружающихся сепараторах-молокоочистителях применяют холодную очистку молока при температуре 4–8ºС (рис. 4.2) и очистку с подогревом до 45–55ºС (рис. 4.3).
55
Р и с. 4.2. Схема холодной очистки молока
Из молока вместе с механическими примесями удаляется от
20 до 50% микроорганизмов. Размер бактерий, а также их плотность (например, Clostridium Tyrobutyricum – 1132 кг/м3, споры
аэробных бактерий – 1130,2 кг/м3, вегетативные клетки – 1070–
1115 кг/м3) позволяют использовать центрифугу для их выделения из молока. Холодная очистка молока при температуре 4–8ºС
обеспечивает наименее благоприятный режим развития бактерий
и удовлетворяет условиям мягкой обработки продукта, однако
температура молока определяет эффективность очистки молока
от микроорганизмов. Как видно из рис. 4.4, при подогреве молока
до 55ºС эффективность может достигать 50%. Нагрев может интенсифицировать развитие микроорганизмов, но их рост возможен только в осадке, который удаляется из процесса.
Температура очистки до 50ºС не оказывает влияний на абсолютные потери белка. Они резко возрастают только при температурах более 55ºС.
Р и с. 4.3. Схема очистки молока с подогревом
56
Сочетание центробежной очистки и сепарирования молока
вполне оправдано, так как в сепараторах-сливкоотделителях может быть выделено из молока только 30–50% веществ немолочной природы. Путь выделения загрязняющих частиц в пакете тарелок сепаратора-сливкоотделителя значительно короче, чем в
очистителе.
В сепараторах-бактериоотделителях (см. рис. 4.5 и 4.6), по
данным разных авторов, вместе с механическими примесями выделяется от 75 до 99,97% микроорганизмов, в том числе 90% всех
споровых микроорганизмов.
Р и с. 4.4. Влияние температуры на эффективность удаления
микроорганизмов при центробежной очистке молока
Р и с. 4.5. Схема очистки молока от бактерий
57
При производстве сухого молока, особенно низкотемпературного, аэробные и анаэробные спорообразующие бактерии
(Bacillus cereus, Clostridium perfringens) становятся причиной
порчи этих продуктов, а при выработке сгущенного
стерилизованного молока могут быть причиной промышленной
нестерильности продукта.
Рекомендуемая температура обработки в различных бактериоотделителях – от 50 до 75ºС.
Однако А.Н. Пономарев отмечает, что повышение температуры до 65–70ºС нецелесообразно, так как приводит к увеличению содержания протеина в бактофугате и снижению его в
молоке.
Важно, что в отличие от тепловой обработки, при бактофугировании клетки убитых микроорганизмов удаляются из молока.
Под действием тепловой обработки бактериальные клетки могут
переходить в некультивируемые (покоящиеся) формы.
Это приводит к появлению более устойчивых популяций бактерий, обладающих множественными факторами толерантности,
новых факторов патогенности клеток.
Массовая доля бактофугата (концентрата бактерий) составляет в среднем 3%, сухих веществ в концентрате бактерий –
12–14%, в том числе 6–9% приходится на белок.
Р и с. 4.6. Схематичное изображение двухступенчатого
процесса удаления бактерий
58
Концентрат бактерий, выходящий из технологического процесса, должен стерилизоваться в специальном устройстве и отводиться для отдельной переработки.
Недостатки этих сепараторов:
• энергоемкость;
• потери до 0,18% сухих веществ;
• высокая стоимость.
Микрофильтрация – один из мембранных способов обработки молока, позволяющий повысить микробиологическое качество
и увеличить срок годности консервов. Микрофильтрация представляет собой низкотемпературную альтернативу методам термической обработки, позволяющую сократить число бактерий в
молоке. Применение микрофильтрации способствует улучшению
вкуса продукта, поскольку исключает появление вкуса пастеризации и других посторонних привкусов и запахов.
Движущей силой микрофильтрации является перепад давлений, он составляет 0,03–1,0 МПа.
Размер пор микрофильтрационных мембран составляет 0,2–5
мкм. Микрофильтры задерживают бактерии размером 1–3 мкм, а
также глобулы жира, в связи с чем такая технология приемлема для
обезжиренного молока. Численность микроорганизмов и спор в молоке, подвергнутом микрофильтрации, может быть снижена соответственно на 99,99 и на 99,95%. Результаты влияния микрофильтрации на содержание микроорганизмов приведены в табл. 4.14.
Таблица 4.14 – Результаты микрофильтрации (МФ) молока
Вид
бактерий
КМАФАМ
Спорообразующие
Количество бактерий,
КОЕ/см3, в молоке
после паспосле
сыром
теризации
МФ
и МФ
2,563·106
90
2290
523
NLP*<1,8 1,8
NLP<1,8 1,8
NLP<1,8 1.8NLP<1,8 1.8
NLP< 1,8 NLP< 1,8
Уровень снижения, %
после МФ
после пастеризации
и МФ
99,78
99,961
≈100
≈100
NLP* – наиболее вероятное число.
NPL < 1,8 означает, что в 15 следующих друг за другом пробах, в трех различных
растворах (5 проб по 10 см3 каждая, 5 – по 1 см3 и 5 – по 0,1 см3 молока) не было обнаружено колоний анаэробных спорообразующих бактерий.
59
Так как споры психротрофных микроорганизмов рода
Bacillus способны выживать при пастеризации, удаление этих
спор при микрофильтрации способно снизить порчу молочных
консервов.
Системы микрофильтрации одинаково эффективны для молока среднего качества и молока с высокой бакобсемененностью.
Перед микрофильтрацией молоко подогревают до 40–55°С –
это оптимальная температура процесса, так как снижается вязкость молока, увеличивается броуновское движение частиц, интенсифицируются процессы диффузии и ускоряются процессы
переноса вещества, что повышает качество микрофильтрации.
Дальнейшее повышение температуры подогрева нецелесообразно, это связано со следующими причинами:
• с неустойчивостью белков сырья;
• с возможным изменением структуры мембран.
Микрофильтрация молока дает перерабатывающим предприятиям целый ряд преимуществ.
Среди основных – увеличение срока годности продуктов как
минимум на 50%.
Выводы
Сепараторы для холодной очистки молока служат, главным
образом, для отделения немолочных примесей, хотя часто отмечается и снижение общего количества бактерий.
При холодной очистке немолочные вещества выделяются
почти полностью, потери белка и жира минимальны.
По данным компании Вестфалия Сепаратор АГ, очистке
подогретого молока, например при 50–55°С, следует отдать
предпочтение по сравнению с очисткой холодного молока, это
объясняется тем, что при очистке подогретого молока удаляются мельчайшие частицы примесей и значительная часть бактерий.
Сепараторы-бактериоотделители и микрофильтрационные
установки гарантируют эффективную очистку от механических
примесей и микроорганизмов и повышение хранимоспособности
выработанных консервов.
60
4.3 Получение продукта требуемого состава
и расчеты нормализации
Приемы получения консервов требуемого состава зависят от
того, какие показатели в них нормируются:
1) только массовая доля сухих веществ молока;
2) массовая доля сухих веществ молока, в том числе содержание белка;
3) массовая доля сухих веществ, в том числе содержание сухих веществ молока, молочного жира, сахара, какао, кофе, немолочных жиров и т.д.
4) большое число показателей, в том числе витамины, минеральные компоненты.
В первом случае нормируемый состав продуктов обеспечивается концентрированием сгущением и сушкой.
Массу продукта определяют по формуле:
М пр =
М см
n .
Степень концентрирования n показывает, во сколько раз в
процессах сгущения и сушки увеличилась массовая доля сухих
веществ или любого компонента массовой доли сухих веществ.
n=
СМОпр
СМОсм .
Заменив в формуле расчета массы продукта кратность концентрирования ее выражением через отношение массовых долей
сухого молочного остатка, получим:
М пр =
М см × СМОсм
.
СМО пр
С учетом потерь:
М пр =
М см × СМОсм
× Кпсмо .
СМОпр
61
В продуктах второй группы, например сухом обезжиренном
молоке, сухой молочной сыворотке требуемый состав продукта
также обеспечивается концентрированием, но дополнительно
требуется отбор молочного сырья с учетом массовой доли белка.
Требования к сухому обезжиренному молоку по содержанию
белка сформулированы в национальном и корпоративных стандартах. Например, в сухом обезжиренном молоке для выработки
продуктов детского питания нормируется массовая доля белка не
менее 35%.
Проведенные нами исследования показали, что фактическое
содержание белка в продукте не соответствует содержанию белка
в обезжиренном молоке-сырье и кратности концентрирования
при сгущении и сушке (см. рис. 4.7).
Разница между фактическим и расчетным содержанием белка
в продукте колеблется от 0,7 до 4,6% и может быть вызвана потерей части белка в технологическом процессе на поверхности теплообменных аппаратов.
5
Различие фактического и расчетного
содержания белка в продукте
%
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
y = -3,7776x + 35,351
0,5
0
8
8,2
8,4
8,6
8,8
9
9,2
СМО обезжиреннного молока, %
Р и с. 4.7. Различие расчетного и фактического содержания белка в СОМ
в зависимости от состава обезжиренного молока-сырья
62
Установлено, что различие фактического и расчетного содержания белка в сухом молоке, при использовании термоустойчивого сырья и при постоянной температуре тепловой обработки
обезжиренного молока (82–85)ºС, зависит от массовой доли сухих веществ обезжиренного молока. Эмпирическое уравнение зависимости показано на рис. 4.5 (R2 =0,925).
Полученная зависимость позволяет сделать предположение о
том, что повышенная концентрация сухих веществ в обезжиренном молоке оказывает стабилизирующее воздействие на сывороточные белки. При этом сокращаются потери белка в виде отложений на технологическом оборудовании для тепловой обработки молока, и на более высоком уровне сохраняется индекс сывороточного протеина.
Установлено также, что для получения массовой доли белка
в сухом обезжиренном молоке 35%, массовая доля белка в молоке-сырье должна быть не менее 3,2 %.
При выработке продуктов третьей группы проводятся расчеты нормализации для регулирования состава молочного сырья и
внесение в молочное сырье рассчитанных масс сливок, обезжиренного молока, сахара, растительных жиров и т.д.
Расчеты нормализации основаны на том, что при выработке
консервов из молочного сырья при сгущении и сушке удаляется
только влага, поэтому идет процесс равномерного концентрирования все составных частей.
Их массовые доли увеличиваются, но отношение массовых
долей остается постоянным, поэтому нормализация сводится к
получению из молока такой смеси, в которой отношение нормируемых показателей равно требуемому в продукте.
Нормализация по жиру и сухим веществам может быть проведена периодическим способом – смешиванием компонентов
нормализации (молока, сливок, обезжиренного молока) в емкости
и поточным способом – сепарированием молока и автоматическим смешиванием обезжиренного молока и сливок в определенных соотношениях.
63
Варианты проведения нормализации приведены в табл. 4.15.
Нормализация смешиванием компонентов проводится во
время резервирования молока в емкостях. Такой вариант проведения нормализации является обычно применяемым на молочноконсервных заводах.
Поточная нормализация проводится синхронно со сгущением
и оправдана при использовании пленочных вакуум-выпарных аппаратов, то есть при поточном сгущении.
Таблица 4.15 – Варианты проведения нормализации по жиру и сухим
веществам
Результат сравнения
Жм / СОМОм > Жпр / СОМОпр*
Способ нормализации
Понижение Жм / СОМОм путем
добавления обезжиренного молока
или отбора части сливок
Жм / СОМОм < Жпр / СОМОпр
Повышение Жм / СОМОм путем
добавления сливок или отбора части
обезжиренного молока
Жм / СОМОм = Жпр / СОМОпр
Нормализация не требуется
* Отношение Жпр / СОМОпр принято обозначать Опр.
Схема поточной нормализации состоит из двух систем автоматического регулирования:
• согласования производительности сепаратора и вакуумвыпарного аппарата;
• разделения потока обезжиренного молока на основной и
дополнительный.
Экономический эффект достигается за счет более высокой
точности нормализации и исключения перерасхода жира и сухих
веществ.
Блок-схема расчета нормализации способом смешивания
компонентов в емкости при выработке сгущенного молока с сахаром приведена на рис. 4.8.
64
Исходные данные:
Ж м ,СОМО м ,М м ,
Ж о , СОМО о , Ж сл , СОМО сл ,
Ж пр , СОМО пр , САХ пр ,
К п ж , К п смо , К п сах , К.
1
Жм
< Ор
СОМО м
5
Расчет М сл
7
М см = М м +М сл
10
2
Расчет
Ж пр
О пр =
СОМО пр
3
Уточнение
О р =О пр ·К
Сравнение
Жм
с Ор
СОМО м
4
Жм
= Ор
СОМО м
Жм
> Ор
СОМО м
6
Расчет М о
М см = М м
8 М см = М м +М о
10
Расчет Ж см и СОМО см
10
11
Обеспечение равенства
САХ см САХ пр
=
Ж см
Ж пр
9
12
Расчет М сах
13
Расчет М пр
Рис. 4.8 Блок-схема процесса нормализации периодическим способом
65
Методика расчета нормализации
и массы продукта на примере выработки
сгущенного молока с сахаром
Способ нормализации - смешиванием компонентов.
Расчет ведется по формулам баланса жира и сухих веществ
с учетом предельно допустимых потерь в последовательности:
Расчет О пр и Ор:
Опр =
К=
Ж пр
СОМОпр ,
1
,
1 − 0,01 × П ж
− Опр.
(1 + Опр. ) ×
1 − 0,01 × П смо
Оp = Опр ⋅ к .
Выбор компонента нормализации путем
Жм / СОМОм с Ор:
Если Жм / СОМОм > Ор – обезжиренное молоко,
Жм / СОМОм < Ор – сливки,
Жм / СОМОм = Ор – нормализация не требуется.
Масса компонента нормализации:
Мо =
Ж м − СОМОм × О р
СОМОо × О р − Жо × Мм
или
СОМО м × О р − Ж м
Мсл = Ж − СОМО × О × Мм.
сл
сл
р
Масса нормализованной смеси:
Мсм = Мм + Мо
или
Мсм = Мм + Мсл
66
сравнения
или
Мсм = Мм.
Жир нормализованной смеси:
Ж см =
М м × Ж м + Ж об × М об
М см
или
Ж см =
М м × Ж м + Ж сл × М сл
М см
или
Ж см. =
М м. × Ж м.
.
М см
Масса сахара:
М сах =
М см × Ж см × Сахпр
100 × Ж пр
× Кпсах .
Масса продукта:
М пр =
( М см × СМОсм / 100 + М сах ) × 100
× Кпсмо .
Спр
При выработке многокомпонентных сухих и сгущенных
продуктов четвертой группы – рекомбинированного сгущенного
продукта с сахаром, сухих смесей для мороженого, заменителей
цельного молока для сельскохозяйственных животных и других,
в целях упрощения расчетов нормализованную смесь составляют
по рецептуре.
Пример рецептуры на выработку сухих смесей для мороженого дан в табл. 4.16.
67
Таблица 4.16 – Рецептура на сухую смесь для сливочного мороженого
(на 1000 кг без учета потерь)
Сырье и основные материалы
1. Молоко с массовой долей жира
3,5% и сухих обезжиренных веществ 8,78 %
2. Сливки с массовой долей жира
40% и сухих веществ 5,4%
3. Сахар свекловичный с массовой
долей сухих веществ сахарозы
99,75%
4. Крахмал картофельный или
кукурузный желирующий
5. Натрий фосфорнокислый двузамещенный или калий лимоннокислый трехзамещенный
6. Аскорбиновая кислота
Масса компонентов, кг
2905,0
443,3
399
27
4
0,279
Выводы
Расчеты нормализации молочных консервов выполняются по
единой методике, основанной па постоянстве отношения содержания двух любых компонентов сухого вещества в процессах
сгущения и сушки.
Наибольшее распространение в молочно-консервной промышленности получил периодический способ составления нормализованной смеси.
Контрольные вопросы и задания:
1. На чем основаны расчеты нормализации в производстве молочных
консервов?
2. Как определить компонент нормализации молока по жиру и сухим
веществам?
3. Назовите известные способы составления нормализованной смеси, в
чем их отличие.
4. В каких случаях при выработке молочных консервов применяют
нормализацию молока в потоке?
5. При выработке каких консервов нормализованную смесь готовят по
рецептуре?
68
4.4 Гомогенизация
Гомогенизация играет важную роль в обеспечении качества
консервов – продуктов переработки молока. При гомогенизации
происходят процессы эмульгирования – диспергирования одной
жидкости в другой, не смешивающейся с первой.
При выработке разных видов консервов на молочной основе
и сухих заменителей цельного молока для сельскохозяйственных
животных в процессе гомогенизации получают эмульсии
первого рода, типа «масло в воде», в которых дисперсной фазой
являются:
• молочный жир;
• смесь молочного и немолочных жиров, обычно растительных;
• жиры немолочного происхождения – растительные и животные (кулинарный, говяжий, костный).
В роли эмульгатора выступают вещества плазмы молока. При
производстве сухих молочных продуктов с высоким содержанием жира стабильность эмульсии повышают введением в смесь
эмульгаторов, обычно лецитинов, которые, совместно с веществами плазмы молока, снижают поверхностное натяжение и препятствуют слиянию жировых шариков – коалесценции.
Гомогенизация обязательна при выработке:
• сгущенного стерилизованного молока;
• всех сухих молочных продуктов, кроме нежирных,
Гомогенизация рекомендуется в случае низкой вязкости
сгущенного молока с сахаром.
Гомогенизация оказывает влияние на устойчивость жировой
фазы, что особо актуально на фоне увеличения объема выпуска
молокосодержащих консервов. Повышение устойчивости жировой фазы в консервах сопровождается сокращением количества
продуктов с микробиологической порчей и проявлением пороков
вкуса: салистый, прогорклый.
Косвенными показателями устойчивости жировой фазы являются дисперсность жировой фазы, наличие свободного жира,
вязкость.
В отношении дисперсности жировой фазы следует указать,
что средний диаметр жировых шариков после гомогенизации
69
должен быть до 1 мкм в молочных консервах и от 1 до 1, 5 мкм в
консервах с заменителем молочного жира.
Свободный жир является негативным фактором, снижающим
качество и сроки хранения консервов на молочной основе. Наличие свободного жира вызвано двумя обстоятельствами. Первое –
нарушением целостности оболочек жировых шариков, в основном, в результате механического и термического воздействия,
второе – недостаточно эффективным диспергированием жира в
дисперсионную среду молока. В первом случае свободный жир
идентифицируют как «дестабилизированный», во втором – как
«аутентичный».
Содержание свободного жира в сгущенных консервах с сахаром выше 5%, в сухих и стерилизованных выше 3% вызывает ускоренную порчу продуктов при хранении.
Изменения консистенции сгущенных консервов коррелируют
с показателем динамической вязкости продукта. В нормативных
документах регламентируют только вязкость сгущенных консервов с сахаром – от 3 до 15 Па·с.
В производстве сухих продуктов на молочной основе важнейшим технологическим параметром является вязкость смеси,
подаваемой на сушку. Повышение вязкости ведет к снижению
эффективности сушки и качества готового продукта.
В соответствии с требованиями технологических инструкций
процесс гомогенизации проводят:
• перед сгущением – при выработке сгущенных продуктов с
сахаром периодическим способом. При этом с санитарной точки
зрения более эффективна гомогенизация до тепловой обработки
(до пастеризации), что исключает возможность вторичного обсеменения молока после пастеризации;
• после сгущения – при выработке сгущенного стерилизованного молока, сухих продуктов и сгущенных продуктов с сахаром поточным методом. Из-за меньших объемов обрабатываемой
смеси такой вариант менее энергоемок, чем гомогенизация молочной смеси до сгущения.
Установлено также, что гомогенизация сгущенной смеси на
30–75% эффективнее снижает массовую долю свободного жира в
готовом продукте, чем при аналогичных давлениях до сгущения.
70
Гомогенизация, проведенная после сгущения, при равных
давлениях по сравнению с гомогенизацией нормализованного
молока, повышает вязкость готового продукта в среднем на 20%.
Гомогенизацию проводят в клапанных гомогенизаторах или в
эмульсорах разных конструкций. Режимы процесса приведены в
табл. 4.17.
Таблица 4.17 – Параметры процесса гомогенизации при производстве
консервов
Оборудование для гомогенизации
Клапанные одноступенчатые
гомогенизаторы
Клапанные двухступенчатые
гомогенизаторы
Струйные эмульсоры
Режимы в соответствие с ТИ по
производству молочных консервов
Т = (42–57)ºС,
Р= (5–15) МПа
Т = (42–57)ºС,
Р1 =(8–12,5) МПа,
Р2 = (2–5) МПа
Т = (42–57)ºС
Р = (1–1,5) МПа
Получение эмульсии в клапанных гомогенизаторах рекомендуется при выработке всех видов консервов, при этом можно получить практически любую дисперсность обрабатываемой эмульсии.
Однако в гомогенизированной смеси наблюдается более легкое прогоркание молочного жира под действием липазы и значительно снижается термоустойчивость.
Скопления вновь образованных жировых шариков с адсорбированными казеиновыми оболочками могут выступать в роли
коагулирующих частиц.
Разрушение таких скоплений в процессе двухступенчатой
гомогенизации повышает термоустойчивость и уменьшает количество свободного жира.
Степень отстаивания жира после двухступенчатой гомогенизации ниже, чем после одноступенчатой, поскольку отдельные
жировые шарики всплывают медленнее, чем скопления жировых
шариков.
71
Основной фактор, влияющий на эффективность процесса гомогенизации, – давление. В табл. 4.18 приведены рекомендуемые
инструкциями давления гомогенизации.
Таблица 4.18 – Режимы гомогенизации, рекомендуемые технологическими инструкциями по выработке консервов
Продукт
Сгущенное молоко с
сахаром по традиционной технологии
Сгущенное молоко с
сахаром, вырабатываемое поточным способом
Сгущенное стерилизованное молоко
Сухое цельное молоко
Сухое молоко
Смоленское
Место гомогенизации
до сгущения
после сгущения
Т = (70±5)ºС
Р = 10–12 МПа
Т = 50ºС
Р = 2–2,5 МПа
Т = (74±2)ºС
Р1 = (18±1) МПа
Р2 = (3±0,5) МПа
Т = (50±2)ºС
Р1 = 11,5–12,5 МПа
Р2 = 2,5–3 МПа
Т = (42±2)ºС
Р1 = 10–15 МПа
Р2 = 2–5 МПа
Системное изучение процесса гомогенизации в производстве
молочных и молокосодержащих консервов проведено А.Н. Петровым. Он отмечает:
• «для всех видов консервов с увеличением давления гомогенизации средний диаметр жировых шариков
монотонно
уменьшается, причем при одинаковых условиях средний диаметр
в 1,5–2 раза меньше в продукте, выработанном из цельного молока, по сравнению с консервами, в которых присутствует немолочный жир. Повышение давления способствует стиранию этих
различий;
• гомогенизация даже при невысоких давлениях позволяет
почти в 4 раза снижать массу аутентичного жира в консервах с
растительным жиром. Давление выше 7 МПа для сгущенного молока с сахаром, выработанного из цельного молока, и выше
12 МПа для консервов, выработанных с использованием расти72
тельного жира, обеспечивает массовую долю свободного жира
ниже 5%;
• в производстве сухого цельного молока для уменьшения
массовой доли свободного жира ниже 3% необходима гомогенизация сгущенной смеси при давлении 10 МПа. Снижение до 3%
массовой доли свободного жира в сухом молокосодержащем
продукте с растительным жиром происходит при давлениях гомогенизации выше 15 МПа;
• сгущенные консервы с заменителями молочного жира
имеют более низкие значения вязкости в сравнении с молочными
жирами. Разница составляет от 10 до 20%. При этом с увеличением давления гомогенизации различия уменьшаются».
Анализируя результаты исследований, требования технического регламента, стандартов, технологических инструкций, учитывая экономическую целесообразность, эффективность проведения технологического процесса, пролонгированное время хранения, А.Н. Петров считает, что удовлетворяющим весь комплекс
требований в производстве молочных и молокосодержащих консервов является гомогенизация сгущенной смеси при давлениях,
приведенных в табл. 4.19.
Таблица 4.19 – Давление гомогенизации при выработке консервов
Продукт
Давление гомогенизации, МПа
Молоко цельное сгущенное с сахаром
Сгущенные молокосодержащие
консервы с сахаром
Сгущенное стерилизованное молоко
Сгущенные стерилизованные
молокосодержащие консервы
Сухое цельное молоко
Сухие молокосодержащие консервы
7–10
10–15
17–20
22–25
7–10
10–15
С увеличением массовой доли жира гомогенизируемой смеси
уменьшается давление гомогенизации. Так, давление одноступенчатой гомогенизации при выработке сухого цельного молока
10–15 МПа, при выработке сухих сливок 5–6 МПа.
При двухступенчатой гомогенизации давление на второй
ступени гомогенизации зависит от жирности гомогенизируемой
73
смеси и величины давления на первой ступени и составляет примерно 30% от него. Например, при выработке ЗЦМ-Ф рекомендуется применить давление на первой ступени – (9±1) МПа, на
второй ступени – (3± 0,5) МПа.
Гомогенизация может проводиться в широком диапазоне
температур, начиная с температуры плавления жира, примерно
33ºС. В производстве сухих молочных продуктов сгущенную
смесь гомогенизируют при температуре, с которой она выходит
из вакуум-выпарного аппарата, в зависимости от его конструкции – от 42 до 57ºС.
При выработке сгущенного стерилизованного молока сгущенную смесь, выходящую из пленочного вакуум-выпарного аппарата, перед гомогенизацией подогревают.
В табл. 4.19 даны примеры температурных режимов гомогенизации при выработке различных консервов.
Режим гомогенизации влияет на качественный и количественный состав белков оболочек жировых шариков.
Основным белком, адсорбируемым на поверхности жира после гомогенизации, является мицеллярный казеин плазмы молока, доля которого составляет от 50 до 94%, а сывороточных белков – от 6 до 23%.
Нативный белок в оболочке жировых шариков после гомогенизации присутствует только в эмульсии сливок, а в эмульсии
растительных сливок обнаружены лишь его следы.
При увеличении давления и снижении температуры гомогенизации возрастает содержание адсорбированного белка, придающего жировым шарикам заряд.
Формирование энергетического барьера на границе раздела
фаз препятствует агрегированию жировых шариков.
Адсорбция белков на поверхности молочного и растительного жира имеет общие закономерности.
Основные различия связаны не с природой жира, а с изначальным различием в исходном составе белков дисперсионной
среды.
Высокая металлоемкость и энергоемкость клапанных гомогенизаторов, их ненадежность при работе с немолочными
компонентами привели к поиску нового оборудования для гомогенизации.
74
Струйный эмульсор – это многосопловая форсунка, соединенная трубопроводом с центробежным насосом. Соосные
эмульгирующие каналы расположены по всей длине. Их диаметр
5 мм.
Обработка проходит под давлением, создаваемым центробежным насосом, – 1,5–2 МПа, что значительно снижает затраты
энергии на проведение процесса.
При выработке ЗЦМ расплавленную и профильтрованную
смесь жиров и эмульгаторов – фосфатидных концентратов, с частью сгущенного обезжиренного молока один раз или дважды
пропускают через блок эмульгирования. Диаметр образующихся
жировых капель 2–4 мкм.
Эмульсоры просты по конструкции, малоэнергоемки, дробление происходит при прохождении под давлением эмульгирующего канала и при выходе из канала благодаря перепаду скоростей.
Выводы
Гомогенизация рекомендуется при производстве всех молочных, молокосодержащих и молочных составных продуктов переработки молока кроме вырабатываемых из обезжиренного молока
и сыворотки.
Гомогенизация обязательна при выработке консервов с высоким содержанием жира и низкой вязкостью.
Двухступенчатая гомогенизация, перед сгущением или после
сгущения, повышает термоустойчивость и снижает количество
свободного жира.
Для получения при гомогенизации стабильной эмульсии, в
которой дисперсной фазой являются немолочные жиры или смесь
молочных и немолочных жиров, в смесь дополнительно вносят
эмульгаторы.
Направленное регулирование процесса гомогенизации позволяет снижать массовую долю свободного жира, управлять вязкостью, тем самым повышать устойчивость жировой фазы, получать консервы с заданными свойствами и прогнозировать качество и сроки годности продукта.
75
Контрольные вопросы и задания:
1. Назовите цели гомогенизации при выработке консервов – продуктов
переработки молока.
2. Каков механизм влияния гомогенизации на термоустойчивость молочных смесей?
3. Как влияет гомогенизация на качество консервов?
4. На каком этапе технологического процесса выработки разных видов
консервов на молочной основе проводится гомогенизация и на что это оказывает влияние?
5. Назовите разновидности аппаратурного оформления процесса гомогенизации и дайте им сравнительную оценку.
4.5 Тепловая обработка молочного сырья
Виды тепловой обработки:
• термизация;
• пастеризация;
• высокотемпературная тепловая обработка.
Термизация – предварительная тепловая обработка. Она рекомендуется после приемки и очистки перед резервированием
молока. Термизация стабилизирует исходное качество молокасырья, предупреждает развитие психрофильных и психротрофных микроорганизмов и накопление ферментов, действие которых не прекращается в молоке, охлажденном до (4±2)ºС.
Активность нативных и бактериальных липаз приводит к:
• образованию свободных жирных низкомолекулярных кислот, отличающихся выраженным неприятным вкусом. Даже следы этих кислот придают молоку и молочным консервам прогорклый запах;
• образованию моно- и диглицеридов, ухудшающих вкус
молока;
• повышению кислотности молочного жира;
• снижению термоустойчивости молока.
Щадящая обработка сырого молока при (74±2)ºС и соблюдение санитарно-гигиенических условий сбора и доставки молока
на завод - доступные и единственно возможные пути предупреждения негативного действия липазы.
Предварительное нагревание молока при температурах
(74±2)ºС или (90±2)ºС без выдержки в производстве сгущенного
76
стерилизованного молока имеет дополнительную цель – повышение термоустойчивости молока.
Частичная денатурация сывороточных белков и образование
комплекса между κ-казеином и ß-лактоглобулином исключают
возможность присоединения к казеину ионизированного кальция,
снижения заряда ККФК и оказывают стабилизирующее воздействие на термоустойчивость.
После предварительной тепловой обработки молоко охлаждают до температуры (4±2)ºС и резервируют не более 6 ч.
Пастеризация, или высокотемпературная тепловая обработка, если температура превышает 100ºС, проводится при выработке всех консервов – продуктов переработки молока и преследует цели:
• снижение количества патогенных микроорганизмов до
уровня, при котором эти микроорганизмы не наносят существенный вред здоровью;
• снижение общей бактериальной обсемененности;
• уничтожение микроорганизмов и их спор при выработке
стерилизованного сгущенного молока;
• инактивация ферментов, в первую очередь липазы;
• влияние на некоторые свойства получаемых продуктов –
вязкость сгущенного молока с сахаром, хранимоспособность сухого молока.
Требования к пастеризации – эффективность в отношении
уничтожения микроорганизмов не менее 99,997–99,999% и максимально возможное сохранение пищевой и биологической ценности молочного сырья.
Режимы пастеризации зависят от:
• вида молочного сырья и его бактериальной загрязненности;
• вида продукта и требований к нему, например, нормативов
по микробиологическим показателям, гарантийных сроков хранения;
• оборудования, применяемого для тепловой обработки,
сгущения, сушки.
При выработке различных консервов – продуктов переработки молока температура тепловой обработки колеблется от 68 до
77
130ºС, выдержка при температуре тепловой обработки составляет
обычно несколько секунд, или тепловая обработка проводится
без выдержки (см. табл. 4.20).
Тепловая обработка проводится в подогревателях вакуумвыпарных аппаратов. После высокотемпературной пастеризации
перед сгущением молоко охлаждают до температуры 75–90ºС,
если это позволяют конструктивные особенности вакуум-выпарного аппарата, что обеспечивает экономию энергии и снижает
отрицательное влияние тепловой обработки на составные части
молока.
Таблица 4.20 – Режимы пастеризации и высокотемпературной тепловой обработки, рекомендуемые технологической инструкцией по производству продуктов (ТИ) и работами сотрудников ВНИМИ
Молочное сырье
Сыворотка
Обезжиренное
молоко
Молоко
Молоко
Молоко
Молоко
Молочно-сахарная
смесь
Продукт
Сыворотка сгущенная,
сыворотка сухая
СОМ
СЦМ
Режим
(70±2)ºС, 15 с – (ТИ)
(87±2)ºС – (ТИ),
95ºС (ВНИМИ)
Не менее 90ºС – (ТИ),
95ºС – ( ВНИМИ)
Сухое быстрорастворимое
(105±5)ºС – (ТИ)
молоко
(107±2)º , допускается
Сгущенное молоко
с сахаром
(95±2)ºС – (ТИ)
(120±5)ºС или
Сгущенное стерилизованное
молоко
(125±5)ºС 30 с – (ТИ)
Сгущенное молоко с сахаром, вырабатываемое
125ºС – (ТИ)
поточным методом
Как следует из таблицы, преобладают высокие температуры
тепловой обработки без выдержки.
Исследованиями ВНИМИ доказано, что пастеризация при
85–87ºС не обеспечивает полной инактивации липазы и только
при 92–95ºС она разрушается полностью. Свойства этого фермента зависят от его происхождения.
Плазменная и бактериальная липаза теряют или ослабляют
свою активность при щадящих режимах пастеризации. Мембран78
ная липаза более устойчива к действию высоких температур, ее
инактивация происходит при 92–95ºС.
Кроме липаз, в молоке присутствуют нативные протеазы,
расщепляющие белки и продукты их распада. Нативная протеаза
связана с мицеллами казеина. Она обладает специфичностью по
отношению к β-казеину. Под действием протеазы β-казеин распадается на γ-казеин и компоненты протеозо-пептонной фракции.
Эти изменения отрицательно влияют на технологические
свойства молока – снижается его термоустойчивость. Температура инактивации нативной протеазы 70ºС.
Более выраженное отрицательное действие на технологические свойства и органолептические показатели молока и молочных консервов оказывают протеазы микробиологического происхождения.
Психротрофные микроорганизмы выделяют протеолитические ферменты, активные даже после щадящих режимов пастеризации молока. В результате протеолиза белков образуются вещества, придающие молоку и молочным консервам неприятный
горький привкус.
Высокотемпературная пастеризация, подавляя активность
ферментов, позволяет исключить появление в консервах пороков
вкуса, вызванных липолизом и протеолизом.
Пастеризация, или тепловая обработка при выработке сгущенных консервов.
Самая высокая температура тепловой обработки применяется
при выработке сгущенного стерилизованного молока, в этом продукте не должно содержаться микроорганизмов, и в производстве
сгущенного молока с сахаром поточным методом при обработке
молочно-сахарной смеси.
Пастеризация молока при соответствующих режимах может
оказать влияние на формирование консистенции сгущенного молока с сахаром, в частности на получение продукта требуемой
вязкости.
Пастеризация при температуре 90–95ºС с выдержкой 5–20
мин вызывает почти полную коагуляцию сывороточных белков и
их расположение на поверхности ККФК. Масса казеиновых частиц увеличивается на 10–35%, а их диаметр – в 2 раза. Укрупне79
ние казеиновых частиц сопровождается изменением свойств образующегося комплекса и увеличением вязкости.
Исследования И.А. Радаевой показывают, что тепловая обработка молока при температуре выше 100ºС без выдержки не
влияет на вязкость продукта, так как моментальный нагрев вызывает только частичную денатурацию сывороточных белков.
Пастеризация, или тепловая обработка при выработке сухих
продуктов.
В производстве разных видов сухих молочных продуктов их
качество связывают с состоянием сывороточных белков.
Мягкий режим тепловой обработки при выработке сухой сыворотки объясняют стремлением исключить денатурацию сывороточных белков и получить при восстановлении сыворотку, подобную натуральной. Низкое содержание в творожной сыворотке
казеина, не более 0,1–0,6%, позволяет проводить тепловую обработку сыворотки с высокой титруемой кислотностью.
Прямой связи между режимами тепловой обработки и растворимостью сухого молока не установлено, однако производство хорошо растворимого продукта возможно только в том случае,
если молоко до поступления в сушильную камеру не будет подвергаться тепловому воздействию, которое могло бы отразиться
на физических свойствах белковых составных частей.
При выработке сухого быстрорастворимого молока ограничение денатурации сывороточных белков достигается моментальной высокотемпературной тепловой обработкой. Исследования И.А. Радаевой показывают, что тепловая обработка молока
при температуре выше 100ºС без выдержки вызывает только частичную денатурацию сывороточных белков.
С другой стороны, денатурацию сывороточных белков рассматривают как условие повышения хранимоспособности сухого
молока. Проведенные исследования показали, что сохраняемость
продукта – стойкость к окислению при длительном хранении,
ухудшается, если молочный порошок приготовлен из молока, в
котором большая часть сывороточных белков остается в неденатурированном состоянии.
При высоких температурах пастеризации (88–93ºС) индукционный период жира продолжительнее, чем при низких
(71–82ºС). Повышение температуры пастеризации вызывает из80
менение белков и усиление их антиокислительной активности,
связанной с образованием сульфгидрильных групп.
Во избежание окисления при длительном хранении
сухого молока температура пастеризации должна быть не ниже
95ºС.
Как следует из изложенного, пастеризация молока и обезжиренного молока при температуре не ниже 95ºС или моментальная
тепловая обработка при температуре выше 100ºС соответствует
всем предъявляемым к процессу требованиям.
Выводы
Предварительная тепловая обработка на стадии приемки
молока при температуре (74±2)ºС с последующим охлаждением до (4±2)ºС снижает бактериальную обсемененность, инактивирует ферменты, обеспечивает повышение термоустойчивости молочных белков и является одним из способов повышения качества и стойкости в хранении молочных и молокосодержащих консервов.
При выработке концентратов сыворотки проводится пастеризация при температуре (70±2)ºС с выдержкой 15 с, при производстве других консервов – пастеризация или высокотемпературная
обработка при температурах от 85 до 130ºС.
Пастеризация или высокотемпературная тепловая обработка
в производстве консервов имеет как общие цели, так и специфические: влияние на термоустойчивость, вязкость, хранимоспособность.
Контрольные вопросы:
1. Каковы цели термизации и пастеризации при выработке консервов?
2. С какой целью проводится предварительная тепловая обработка молока при выработке сгущенного стерилизованного молока?
3. Как объяснить различие режимов тепловой обработки молочного
сырья при выработке различных консервов – продуктов переработки
молока?
4. Как режим тепловой обработки молока влияет на растворимость сухих продуктов и качество сгущенных продуктов?
81
4.6 Сгущение
При сгущении происходит удаление свободной влаги из молочной смеси без нарушения ее текучести.
Влага удаляется в виде пара в вакуум-выпарных аппаратах.
Другие способы сгущения: обратный осмос и криоконцентрирование, на молочноконсервных заводах России пока не применяются.
Режимы сгущения
Физико-химические свойства и качество сгущенного и сухого
молока зависят от степени, температуры и продолжительности
сгущения.
Режимы и особенности сгущения, в свою очередь, зависят от
применяемой техники – циркуляционных объемных или пленочных вакуум-выпарных аппаратов и числа их корпусов (см. табл.
4.21 и 4.22).
Таблица 4.21 – Температура сгущения в циркуляционных объемных и
пленочных вакуум-выпарных аппаратах
Оборудование для сгущения
выпариванием
Температура в соответствии с ТИ
по производству консервов
Циркуляционные однокорпусные
вакуум-выпарные аппараты
(59±5)ºС
Циркуляционные двухкорпусные
вакуум-выпарные аппараты
1 корпус (75±5)ºС,
2 корпус(52±5)ºС
Пленочные трехкорпусные вакуумвыпарные аппараты
1 корпус (72–74)ºС,
2 корпус (60–72)ºС,
3 корпус (46–48)ºС
Пленочные четырехкорпусные вакуум-выпарные аппараты
1 корпус (69±2)ºС,
2 корпус (65±2)ºС,
3 корпус (52±2)ºС,
4 корпус (42±2)ºС.
82
Таблица 4.22 – Режим работы и продолжительность теплового воздействия в циркуляционных объемных и пленочных вакуум-выпарных
аппаратах
Показатель
Пленочный вакуумвыпарной аппарат
Режим работы
Поточный
Тепловое воздействие на сгущаемый продукт
В течение 3–15 мин
Циркуляционный объемный вакуум-выпарной
аппарат
По отдельным варкам*
или комбинированный –
периодический до достижения требуемой концентрации, далее одновременный забор смеси и выпуск
сгущенного продукта
Время теплового воздействия равно продолжительности варки – от 40 мин до
6 ч в зависимости от вида
продукта
* Масса смеси на варку, Мсм = V·D·n, где V – рабочий объем вакуум-выпарного аппарата, составляющий 60% от его выпаривательной способности, м3, D – плотность
сгущенного продукта, кг/м3, n – степень сгущения, то есть масса смеси на варку зависит
от производительности вакуум-выпарного аппарата и вида продукта.
Оптимальное применение
Пленочные вакуум-выпарные аппараты следует применять
при:
• сгущении молока, побочного молочного сырья, нормализованных смесей перед сушкой;
• выработке молока сгущенного стерилизованного, сгущенной сыворотки;
• выработке сгущенного молока с сахаром поточным методом,
то есть во всех случаях, когда нормализация не проводится
или ее можно провести до забора в вакуум-выпарной аппарат или
после сгущения перед сушкой.
Циркуляционные объемные вакуум-выпарные аппараты применяют при:
выработке молочных, молокосодержащих и молочных составных консервов с сахаром, кофе, какао и другими добавками,
83
то есть в тех случаях, когда компоненты смеси вносят в процессе
сгущения.
Схема циркуляционного объемного двухкорпусного вакуумвыпарного аппарата с подогревателями и конденсатором дана
на рис. 4.9, пленочного – на рис. 4.10.
.
Р и с. 4.9. Схема циркуляционного объемного двухкорпусного
вакуум-выпарного аппарата:
1 – подогреватель; 2 – калоризатор и пароотделитель первого корпуса; 3 – калоризатор
и пароотделитель второго корпуса; 4 – поверхностный конденсатор: – 5 – насос для
сгущенного продукта; 6 – насос для конденсата
Преимущества сгущения в пленочных
вакуум-выпарных аппаратах
Сгущение в пленочном вакуум-выпарном аппарате позволяет организовать поточный процесс и отличается меньшим тепловым воздействием на сгущаемую смесь.
Общеизвестно повышение растворимости сухого молока при
понижении температуры и продолжительности сгущения.
Высокий коэффициент теплоотдачи этих аппаратов объясняется:
• большой скоростью движения вторичного пара и пленки
жидкости;
• значительной турбулизацией потока;
• увеличением поверхности фазового контакта между жидкостью и паром.
84
Р и с. 4.10. Трехкорпусный пленочный вакуум-выпарной аппарата
Молочная смесь при этом выпаривается в благоприятных условиях: в тонком слое, при быстром движении и при постоянно
обновляемой поверхности соприкосновения с паровой фазой.
Кроме того, достоинством пленочных аппаратов является незначительный температурный перепад между нагревающей средой и кипящим молоком, благодаря чему не только достигается
высокая тепловая экономичность, но и уменьшается количество
осажденного белка на поверхностях нагрева.
Пуск выпарной установки ввиду малого объема жидкости
осуществляется быстро. При этом не происходит вспенивания
продукта.
В процессе длительной циркуляции при температуре менее
50ºС в циркуляционном вакуум-выпарном аппарате возможен
рост термофильных бактерий, например микрококков, стафилококков, энтерококков. При сгущении в пленочном аппарате вероятность этого исключена.
Недостатками пленочных аппаратов являются:
• большая высота установок;
• значительная металлоемкость;
• трудность очистки аппарата от осадка.
85
Степень сгущения
Степень концентрирования в вакуум-выпарном аппарате при
выработке сгущенных консервов определяется нормируемым составом продукта. Так, при выработке сгущенного стерилизованного молока нормализованную смесь сгущают до массовой доли
сухих веществ 27,5%, при выработке сгущенного молока с сахаром – до 71%.
При выработке сухих продуктов следует учитывать, что расход теплоты на удаление одного килограмма влаги при сгущении
примерно в 10 раз меньше, чем при сушке, поэтому экономически оправдано сгущение в вакуум-выпарном аппарате до максимально возможных концентраций сухих веществ.
Повышение степени сгущения относится к одному из важнейших способов интенсификации процесса сушки. Повышение
содержания сухих веществ сгущенной смеси перед сушкой может значительно увеличить производительность сушильных установок по готовому продукту при одновременном улучшении
его качества.
Повышение содержания сухих веществ в высушиваемой сгущенной смеси:
• положительно влияет на растворимость сухого продукта за
счет снижения теплового воздействия при сушке;
• повышает объемную массу сухого молока;
• уменьшает содержание в сухом продукте воздуха, следовательно, и кислорода, поэтому повышает стойкость сухого продукта при хранении;
• обеспечивает увеличение размеров частиц сухого продукта
и уменьшение объема мелкой фракции, отличающейся низкой
смачиваемостью и низкой растворимостью;
• снижает расход молочного сырья на выпуск сухого продукта за счет увеличения диаметра образующихся при распылении частиц и уменьшения их уноса с уходящим воздухом;
• приводит к уменьшению отложений сухого порошка в сушильной башне.
Периодический способ сгущения, длительное тепловое воздействие, повышенная температура сгущения стимулируют рост
вязкости, поэтому различаются рекомендуемые концентрации
86
сухих веществ молочного сырья, сгущаемого в вакуум-выпарных
аппаратах разной конструкции
Предельные концентрации сухих веществ молока, которых
можно достичь при сгущении, приведены в табл. 4.23.
Таблица 4.23 – Максимальная массовая доля сухих веществ при
сгущении в циркуляционных и пленочных вакуум-выпарных аппаратах, %
Вид сгущаемого
сырья
Молоко
Обезжиренное молоко
Сыворотка
Пленочный вакуумвыпарной аппарат
Циркуляционный объемный вакуум-выпарной аппарат
50–55
48–50
48–50
42
60
70
Повышение массовой доли сухих веществ сгущенных смесей
выше рекомендуемых может вызвать гелеобразование в емкости
перед сушилкой. Слишком крупные капли сгущенного молока не
успевают высохнуть и с повышенной влажностью оседают на
внутренней поверхности сушильной башни.
Изменение свойств молочных смесей в процессе сгущения
Вязкость в процессе сгущения увеличивается сначала незначительно. Установлено, что массовая доля ККФК в водной
части, равная 18–20%, – критическое значение, при котором из-за
удаления большей части влаги начинается непосредственный
контакт частиц ККФК друг с другом.
Межмолекулярные силы сцепления способствуют агрегатированию частиц ККФК, что сопровождается образованием новой
структуры и скачкообразным повышением вязкости.
Нормальное проведение процесса сушки становится невозможным.
При сгущении молочного сырья с повышенным содержанием
белка, например обезжиренного молока в сравнении с цельным,
структурообразование начинается раньше, поэтому предельная
концентрация сухих веществ перед сушкой сгущенного обезжиренного молока 50%, сгущенного цельного молока – 55%.
87
Сыворотка практически не содержит казеин, поэтому роста
вязкости, связанного с концентрированием белка, при ее сгущении не происходит. Продемонстрирована возможность сгущения
сыворотки творожной в циркуляционном объемном вакуумвыпарном аппарате до массовой доли сухих веществ 70%.
Состав и константы молочного жира при сгущении выпариванием не изменяются. Молочный жир остается в состоянии
эмульсии.
Изменение свойств лактозы зависит от степени сгущения.
Агрегатное состояние лактозы (растворенное, кристаллическое) можно прогнозировать на основании предполагаемой
степени сгущения, температуры и показателей растворимости
лактозы.
Кристаллизация лактозы в процессе сгущения нежелательна,
но может иметь место при сгущении сыворотки.
В процессе сгущения линейно увеличивается титруемая кислотность молочной смеси. Причина роста кислотности – концентрирование составных частей, обладающих кислотными свойствами. В свежем молоке это белки, кислые соли. В молоке или
сыворотке с повышенной кислотностью – свободная молочная
кислота.
Повышение титруемой кислотности при сгущении молока не
оказывает отрицательного влияния на процесс и не ощущается на
вкус, если не повышена исходная кислотность молока и отсутствует свободная молочная кислота.
Сгущение молока повышенной кислотности сопровождается
концентрированием молочной кислоты, снижением отрицательного заряда казеиновых мицелл и нарушением структуры
ККФК – отщеплением фосфата кальция и структурообразующего
кальция.
Выводы
Сгущение в вакуум-выпарных аппаратах – обязательная операция в производстве всех консервов по традиционной технологии, при этом сгущение в пленочных вакуум-выпарных аппаратах
имеет преимущества.
Степень сгущения при выработке сгущенных консервов зависит от нормируемого состава продукта.
88
В производстве сухих продуктов на молочной основе повышение степени сгущения - один из основных способов интенсификации процесса сушки.
Контрольные вопросы и задания:
1. Перечислите различия сгущения молочного сырья в циркуляционных объемных и пленочных вакуум-выпарных аппаратах.
2. В чем преимущества сгущения в пленочных вакуум-выпарных аппаратах?
3. До каких концентраций сгущают разные виды молочного сырья перед сушкой?
4. Почему повышение концентрации сухих веществ сгущенной смеси
считают важнейшим способом повышения интенсификации процесса
сушки?
5. Как и почему в процессе сгущения молока изменяются кислотность,
вязкость, агрегатное состояние лактозы?
4.7 Сушка
Механизм сушки состоит в удалении влаги с поверхности
высушиваемого материала при его соприкосновении с нагретым
воздухом или нагретой поверхностью.
Из-за перепада влагосодержания между поверхностным и
последующим слоем идет перемещение вследствие диффузии
влаги к поверхности.
Скорость перемещения влаги внутри материала зависит от
формы связи ее с материалом, поэтому процесс сушки является
физико-химическим.
Сушка прекращается по достижении равновесной влажности,
при которой устанавливается равновесие между давлением паров
воды на поверхности высушиваемого вещества и в окружающем
воздухе.
Процесс сушки может быть условно разделен на три основных периода. На рис. 4.11 показано изменение содержания влаги в высушиваемом материале, W, во время процесса
сушки, τ .
89
Р и с. 4.11. Кинетика сушки(кривая сушки)
На первой стадии (1) происходит прогрев высушиваемого материала. Далее следует период постоянной скорости сушки (2).
Влагосодержание на этом этапе уменьшается с течением времени по линейному закону. Температура поверхности высушиваемого материала не меняется и равна температуре адиабатического насыщения воздуха – температуре мокрого термометра.
В этом периоде можно применять высокие температуры воздуха при небольшой влажности. Например, при температуре воздуха 200ºС и влагосодержании его d = 8 г/кг температура мокрого
термометра, а следовательно, и температура материала равна
47ºС. Поэтому ряд пищевых продуктов можно сушить в периоде
постоянной скорости сушки при высокой температуре без нежелательных для качества продукта изменений, вызванных большим повышением температуры высушиваемого продукта.
Период постоянной скорости сушки продолжается до критического влагосодержания, Wк, соответствующего переходу к
третьему периоду (3).
Третий – период падающей скорости сушки. Прямолинейный
участок переходит в кривую, асимптотически приближающуюся
к равновесному влагосодержанию, Wр. Температура продукта
повышается, достигая при равновесном влагосодержании темпе90
ратуры окружающей среды или температуры поверхности нагрева. Воздействие высокой температуры наиболее опасно при удалении осмотически связанной и капиллярной жидкости.
Скорость сушки – изменение влагосодержания в единицу
времени dW/dτ. Численно она равна тангенсу угла наклона касательной к кривой сушки. Скорость сушки зависит от характера
связи влаги.
Формы связи влаги по классификации академика Ребиндера
делятся на 3 большие группы:
• химическая связь влаги;
• физико-химическая связь влаги;
• физико-механическая связь.
Классификация построена по принципу интенсивности энергии связи.
Химическая связь – ионная и молекулярная, связь в точных
количественных соотношениях. Образуется в результате химических реакций и кристаллизации из раствора.
Энергия химической связи очень сильная. Химически связанная влага удерживается наиболее прочно и при нагревании материала до 120–150ºС не удаляется.
При тепловой сушке химически связанная влага обычно не
выделяется. Условия нарушения данной формы связи – химическое взаимодействие, прокаливание.
Физико-химическая связь – связь в различных, не строго определенных соотношениях, в том числе адсорбционная – связь
влаги в гидратных оболочках, связь средней интенсивности, и
осмотическая – слабая обратимая связь. Пример веществ, образующих физико-химическую связь – ионно-дисперсные или молекулярно-дисперсные водные растворы, гидрофильные и гидрофобные вещества. Энергия связи – средней интенсивности.
Отсюда следует практический вывод: снижается скорость
сушки продуктов с высоким содержанием растворимых в воде
составных частей: лактозы, молочной кислоты. Пример такого
продукта – творожная сыворотка.
Физико-механическая связь – структурная, связь в микро- и
макрокапиллярах, связь смачивания, характеризуется удерживанием воды в неопределенных соотношениях. Она образуется при
91
поглощении воды из влажного воздуха или непосредственным
контактом. Основная масса удержанной воды является свободной
и при сушке удаляется в первую очередь.
При выработке сухих молочных продуктов применяют в основном контактную и конвективную сушку на вальцовых, распылительных, конвективных, виброконвективных и ленточных сушилках. Применение сублимационной сушки ограничено получением продуктов специального назначения, например, бактериальных концентратов.
4.7.1 Контактная сушка
Высушивание тонкого слоя при сушке на вальцовых сушилках происходит на нагретой поверхности, от которой передается
тепло, необходимое для нагревания влажного материала и испарения влаги. Толщина слоя высушиваемого материала зависит от
способа нанесения сгущенного продукта (валиком, напылением
или наливом), его вязкости и температуры.
Продолжительность сушки можно изменять, регулируя температуру и скорость вращения вальцов. Высушенная пленка ножами снимается с поверхности вальца, падает в шнековый конвейер и подается на размол. Схема вальцовой сушилки дана на
рис. 4.12.
Р и с. 4.12. Схема вальцовой сушилки
92
Способ применяется при небольших объемах переработки
сырья и выработке сухого обезжиренного молока и сухой подсырной сыворотки. Получаемые продукты используются обычно
для кормовых целей и для промышленной переработки, так как
при контактной сушке молоко подвергается действию высоких
температур и готовый продукт отличается низкой растворимостью.
Металлическая поверхность нагреваемых паром вальцов достигает при высушивании температуры, превышающей точку кипения высушиваемого молочного сырья. Альбумин под влиянием нагревания свертывается и становится нерастворимым, казеин
также подвергается необратимым изменениям.
Контактную сушку не применяют при обработке цельного
молока и других жиросодержащих видов сырья из-за возможности вытапливания жира в процессе контакта с нагретой поверхностью.
Контактным способом не сушат творожную и казеиновую
сыворотку из-за термопластичности лактозы при высокой концентрации молочной кислоты и повышенной температуре. Режимы контактной сушки приведены в табл. 4.24.
Таблица 4.24 – Параметры контактной сушки
Показатели сушки
Параметры
Температура пара, подаваемого в вальцы
135–140ºС
Температура греющей поверхности:
сушка при атмосферном давление,
сушка под вакуумом
Концентрация сухих веществ, %, высушиваемых:
• сгущенного обезжиренного
молока,
• сгущенной сыворотки
Продолжительность процесса сушки
Скорость вращения вальцов
105–130ºС,
50–60ºС
(31±1) %,
(19±1) %
Равна времени одного оборота
вальца
12–14 об–1
93
Предварительное сгущение до высоких концентраций перед
контактной сушкой затрудняет равномерное распределение сгущенного продукта по поверхности вальцов, поэтому концентрация сухих веществ высушиваемого сгущенного обезжиренного
молока не превышает 32%.
У сгущенной сыворотки этот показатель еще ниже.
В.Д. Харитонов сообщает также о влиянии концентрации
сухих веществ молока на растворимость готового продукта
контактной сушки. При постоянной температуре повышение
концентрации сухих веществ молока резко сокращает время,
которое необходимо для перевода белков в нерастворимую
форму.
Характеристика получаемого продукта
Частицы сухого молока формируются не в процессе сушки, а
при размоле пленки сухого молока. Они имеют неправильную,
угловатую форму, размеры от 250 до 470 мкм, низкие смачиваемость и растворимость.
Достоинства и недостатки контактной сушки приведены в
табл. 4.25.
Таблица 4.25 – Оценка контактной сушки
Достоинства
Недостатки
1. Возможность размещения в помещении обычной высоты, на
меньших в сравнении с распылительной сушкой производственных
площадях.
2. Меньший, чем при распылительной сушке, расход пара из-за высокого коэффициента теплоотдачи
к поверхности высушиваемого материала:
≈ 170 Вт/м2К при контактной сушке и 11–23 Вт/м2К при распылительной сушке.
1. Непосредственный контакт высушиваемого материала с нагретой
поверхностью и возможность ее
коррозии.
2. Необратимая тепловая коагуляция белков и пониженная растворимость сухих продуктов.
3. Выделение свободного поверхностного жира при сушке жиросодержащего молочного сырья.
4. Невозможность сушки творожной сыворотки.
94
4.7.2 Конвективная сушка
При выработке консервов – продуктов переработки молока
применяют:
• распылительную сушку;
• распылительную сушку совместно с сушилками кипящего
слоя;
• распылительную сушку совместно с ленточной сушилкой.
4.7.2.1 Одностадийная распылительная сушка
Одностадийная сушка – это удаление всей влаги до требуемой массовой доли сухих веществ в сушильной башне.
Распылительная сушка, несмотря на значительные энергозатраты, является эффективным и распространенным способом
консервирования молока, исключающим необходимость применения консервантов, и на ближайшую перспективу альтернативы
не имеет. Она применяется при выработке всех видов сухих молочных продуктов – СОМ, СЦМ, сухих сливки, ЗЦМ, сухой молочной сыворотки, сухих смесей для мороженого и других.
Распылительные сушильные установки отличаются конструкцией сушильной камеры, типом и расположением распыливающего устройства (дисковое или форсуночное), системой очистки отработанного воздуха, наличием специального оборудования для досушки и охлаждения сухого молока.
Наиболее простая установка для производства традиционного
сухого молока представляет собой распылительную сушилку с
пневматической конвейерной системой (см. рис. 4.13).
При высушивании посредством распыления сгущенный продукт на диске или через форсунки распыляется в виде тумана со
средним размером отдельных капель около 50 мкм.
Воздух подается в сушильную башню через фильтр и калорифер, в котором его температура повышается до 140–190ºС.
Сушка происходит, главным образом, в зоне распыления,
почти мгновенно, характеризуется высокой скоростью, высокой
интенсивностью диффузии влаги из частиц порошка. Общее
время пребывания продукта в сушильной башне составляет от
5 до 30 с. Большая скорость высушивания влияет охлаждающим
образом на частицы молока.
95
Температура частиц сухого продукта в зоне сушки практически постоянна и равна температуре мокрого термометра, которая
может быть определена по диаграмме I–d в зависимости от начальной температуры и влажности воздуха.
В конце сушки температура сухого продукта не превышает
70–80ºС, поскольку тепло воздуха расходуется на испарение
воды.
Р и с. 4.13. Схема одностадийной распылительной сушилки
Удаление воды из капель сгущенного молока приводит к значительному уменьшению массы, примерно на 50%, однако диаметр уменьшается только на 25% от размера капли.
Молочный порошок опускается на дно сушильной башни.
Пневматическая система служит для сбора сухого молока из конической части башни и сухого продукта, отделенного от отработанного воздуха в главном циклоне, его охлаждения и подачи в
последний циклон, из которого осуществляется фасование.
Производительность сушильной установки, D, как важнейший показатель эффективности ее эксплуатации, определяется
следующими основными параметрами:
96
D = f (V возд , t возд , СМОсгущ , d возд , τчастицы , Nсушки ),
где V возд – скорость воздуха в процессе теплообмена между потоком теплоносителя и частицы, м/с, (39%)*;
t возд – разность температур воздуха на входе и выходе из сушилки, 0С,(25%);
СМОсгущ – концентрация сгущенного молока, %, (23%);
d возд – начальное влагосодержание воздуха, г/кг, (5%);
τчастицы – продолжительность нахождения частицы в сушильной камере, с, (4%);
Nсушки – энергия сушки (4%).
* В скобках показана значимость каждого параметра в процентах, экспериментально установленная на сушилке А1-ОР2Ч.
Рассмотрим наиболее значимые факторы.
• Скорость воздуха зависит от тягодутьевых устройств сушильной установки и сопротивления воздушного тракта.
Возврат воздуха пневмотрассы в основной воздуховод снижает производительность на 12–17%. Воздух пневмотрассы следует очищать более эффективными средствами - с применением
антициклона или пылеуловителя с устройством подсоса окружающего воздуха.
• Разность температур воздуха на входе и выходе из сушилки увеличивается при повышении температуры входящего воздуха и понижении температуры выходящего воздуха.
При повышении температуры сушильного воздуха снижается
энергопотребление, так как в соответствии с диаграммой I-d начальное теплосодержание и способность поглощать влагу возрастают с повышением температуры.
Температура воздуха, выходящего из сушилки, 65–90ºС. Пониженная температура соответствует более высокой относительной влажности воздуха и большему содержанию влаги в сухом
молоке.
• Концентрация сгущенного молока зависит от типа вакуум-выпарного аппарата и вида продукта и варьирует от 40 до
60% Влияние концентрации сгущенного молока на процесс
сушки и качество сухого молока рассмотрено в подразделе 4.6
Сгущение.
97
• Начальное влагосодержание воздуха в сушильном отделении должно поддерживаться на низком уровне – 4–8 г/кг зимой и
10–12 г/кг летом.
Необходимо исключить мойку вблизи сушильной установки,
обеспечить максимальную герметизацию цеха сушки от отделения
ВВУ. При высоком содержании влаги в воздухе производительность сушилки снижается, в продукте могут появляться комки,
увеличивается налипание порошка на стенах сушильной башни.
• Энергия сушки определяется дисперсностью распыла продукта, его начальной температурой, эффективностью взаимодействия с теплоносителем. Дисперсность распыла характеризует
размер капель сгущенного молочного сырья – около 50 мкм.
Температура сгущенной смеси, подаваемой на сушку, должна
быть не менее 40–50ºС. Повышение температуры распыляемого
продукта до 80–90ºС интенсифицирует процесс сушки за счет сокращения первой ее стадии – прогрева высушиваемого материала
и из-за ослабления гидрофильных связей в жидком продукте.
Повышение температуры концентрата на каждые 5ºС увеличивает производительность сушилки на 1%. Понижение температуры подаваемого на сушку сгущенного продукта сопровождается увеличением вязкости, что отрицательно влияет на процесс распыления, поэтому запас сгущенного продукта в промежуточной емкости перед сушилкой не должен превышать
часовой производительности сушильной установки.
Характеристика получаемого продукта
Продукт одностадийной распылительной сушки – пылеобразный порошок, состоящий из одиночных частиц размером приблизительно 50 мкм, с лучшей, чем у продукта контактной сушки, но низкой смачиваемостью и довольно низкой растворимостью. Микрофотография частиц сухого молока одностадийной
сушки приведена на рис. 4.14. Частицы сухого молока, выделяемые из уходящего воздуха в циклоне (циклонная фракция), отличаются меньшими размерами, низкой смачиваемостью, склонностью к
когезии. Сухой продукт, полученный при форсуночном распылении,
в отличие от дискового, имеет более плотные, сжатые частицы. Достоинства и недостатки одностадийной распылительной сушки перечислены в табл. 4.26.
98
Р и с. 4.14. Микрофотография частиц
сухого молока одностадийной сушки
Таблица 4.26 – Оценка одностадийной распылительной сушки
Достоинства
1. Высокая скорость сушки.
2. Меньшее, чем при контактной
сушке, температурное воздействие
на составные части молока.
3. Отсутствие контакта сгущенного
продукта с внутренней поверхностью сушилки, что упрощает решение проблем коррозии и выбора материала для сушильной камеры.
4. Возможность применения для
всех видов молочного сырья.
Недостатки
1. Большие затраты тепловой и
электрической энергии.
2. Большая высота и площадь производственного помещения для размещения сушилки.
3. Потери сухого продукта с выходящим из сушилки воздухом.
4. Значительные потери ароматических веществ продукта.
4.7.2.2 Многостадийная сушка
Многостадийная сушка – двухстадийная и трехстадийная –
это объединение сушильной башни с устройствами для досушивания, агломерации, кристаллизации лактозы, охлаждения продукта.
Двухстадийная сушка
Схема двухстадийной сушки приведена на рис. 4.15, параметры двухстадийной сушки – в табл. 4.22.
99
Р и с. 4.15. Схема двухстадийной сушки
Таблица 4.27 – Режимы двухстадийной сушки
Показатели сушки
Первая стадия сушки
Температура горячего воздуха, подаваемого в
сушильную башню
Температура сгущенного продукта, поступающего в сушилку
Предварительное сгущение
молока
сыворотки
Температура воздуха, выходящего из сушилки
Влага высушиваемого продукта
Параметры
145–210ºС
45–50ºС
40–55%
До 60%
60–80ºС
6–7%
Вторая стадия сушки
Температура горячего воздуха, подаваемого в
сушилку «кипящего слоя»
Температура холодного воздуха, подаваемого в
сушилку «кипящего слоя»
Влага продукта
Температура продукта
105–110ºС; 75–85ºС
2–12ºС
3–4%
Не более 25ºС
Досушивание продукта в сушильной башне – удаление влаги,
имеющей наибольшую энергию связи, может сопровождаться
повышением температуры и ухудшением качества порошка.
100
При двухстадийной сушке на первой стадии в распылительной сушилке сгущенный продукт высушивают до влажности, на
2–3% превышающей требуемую. Досушивание и охлаждение
продукта осуществляют на второй стадии в сушилках «кипящего
слоя».
Первая стадия отличается от одностадийной распылительной
сушки только пониженной температурой выходящего воздуха,
что обеспечивает повышение влажности порошка и увеличение
производительности распылительной сушилки.
Вторая стадия процесса – досушивание продукта до заданного влагосодержания и его последующее охлаждение – вынесена в отдельный аппарат, в котором проводится при более
мягких режимах термообработки, и растянута во времени. Температура горячего воздуха, подаваемого в конвективную сушилку, не превышает 110ºС. Щадящие условия досушивания и удаления связанной влаги повышают качество и растворимость сухого продукта. На второй стадии продувание порошка воздухом и
вибпропривод (в виброконвективной сушилке) создают «кипящий слой». Частицы сухого продукта отрываются от поверхности
перфорированного листа, когда гидродинамическая сила потока
воздуха, продуваемого через слой продукта, становится равной
его весу, и переходят в псевдоожиженное состояние.
Благодаря уклону, действию вибрации или особому устройству отверстий, через которые в конвективную сушилку снизу подается горячий воздух, порошок перемещается к выходу при небольшой толщине слоя – до 250 мм. Охлаждение порошка до температуры не более 25ºС проводится за счет подачи охлажденного
воздуха в последнюю секцию виброконвективной сушилки.
Сухое молоко, полученное как после одностадийной, так и после двухстадийной сушки, содержит большое количество одиночных частиц, но существуют и некоторые различия. В молоке двухстадийной сушки присутствуют агломераты. Существенно
уменьшается количество пересушенных и пригорелых частиц, что
способствует улучшению качественных показателей готового
продукта, в том числе и показателей растворимости. Повышаются
технико-экономические показатели сушильного оборудования.
Удельные энергозатраты на сушку по двухстадийной схеме на
15–20% ниже, чем на сушку по одностадийной.
101
Получение быстрорастворимого молока
при двухстадийной сушке
При выработке быстрорастворимого продукта частицы сухого молока должны быть обработаны так, чтобы при высушивании
большая часть воды в капиллярах была замещена воздухом, и образовались хорошо смачиваемые крупные пористые агломераты.
Для этого на второй стадии сушки происходит:
• увлажнение обезжиренным молоком;
• агломерация частиц;
• досушивание;
• удаление мелкой фракции;
• внесение эмульгатора, снижающего поверхностное натяжение;
• охлаждение.
Для агломерации с увлажнением используются сушилки кипящего слоя с форсунками для впрыскивания обезжиренного молока и эмульгатора.
Характеристика получаемого сухого продукта
Частицы быстрорастворимого сухого молока – агломераты с
капилярно-пористой структурой и размерами от 250 до 500 мкм,
хорошо смачиваемые, быстро растворимые, имеющие пониженную гигроскопичность. Микрофотография агломерированного
порошка приведена на рис. 4.16.
Р и с. 4.16. Микрофотография агломерированного сухого продукта
102
Трехстадийная сушка
Существуют два основных типа трехступенчатых сушилок:
• распылительные сушилки со встроенным внутренним и
внешним кипящим слоем;
• распылительные сушилки со встроенным ленточным конвейером.
Установка Triple-A, производимая компанией Anhydro, включает систему воздухораспределения и форсуночного распыления;
сушильную камеру; систему рециркуляции с циклонами и рукавными фильтрами для рециркуляции частиц и отработанного воздуха с повышенной влажностью; встроенный и внешний псевдоожиженные слои, которые обеспечивают дополнительные этапы
сушки, увеличивая при этом производительность и улучшая качество порошка.
Получение порошка с требуемыми характеристиками связано
со многими важными факторами: размером форсунок, давлением
подачи концентрата и его вязкостью.
Агломерация порошка происходит при рециркуляции частиц
в разных частях сушилки.
Агломераты образуются, когда сухие частицы вновь поступают в верхнюю часть сушильной камеры. Частицы прилипают к
влажному концентрату, и таким образом формируется агломерированный конечный продукт.
Преимущество сушилки Triple-A – возможность производства частиц однородной формы, размером примерно 300 мкм, что
повышает растворимость сухого молока.
Концепция распылительной сушки со встроенным ленточным
конвейером разработана и запатентована в США в 1966 г.
Р. Мидом.
Способ идеален для сушки продуктов с высоким содержанием жиров и углеводов – сыворотки, сыров, продуктов с массовой
долей жира до 90%.
На появление трехстадийной сушки повлияла трудность подачи влажных липких недосушенных частиц этих продуктов из
распылительной сушилки в конвективную.
Схема установки трехстадийной сушки приведена на
рис. 4.17.
103
Р и с. 4.17. Схема трехстадийной сушки
(распылительная сушилка со встроенным ленточным конвейером)
Первая стадия сушки проходит в распылительной сушилке.
Температура горячего воздуха, подаваемого сверху в сушильную
башню, от 165 до 280ºС, распыление сгущенного продукта – форсуночное с помощью насоса высокого давления. Сушка капель
происходит во время их падения на ленточный конвейер, расположенный в нижней части сушильной камеры. Массовая доля
влаги порошка после первой стадии составляет 12–20% в зависимости от вида продукта.
Вторая стадия проходит на ленточном конвейере на дне сушильной башни. Пористая транспортерная лента, изготовленная
из волокон полиэстера пищевого стандарта, устойчива к температурам до 180ºС и ко всем чистящим жидкостям.
Высокое содержание влаги в продукте после первой стадии
сушки вызывает налипание и задержку частиц на ленте и их агломерацию. Горячий воздух в эту зону не подается. Слой порошка досушивается проходящим сверху вниз потоком отработанного воздуха до массовой доли влаги примерно 8–10% и попадает в
зону кристаллизации. Благодаря интенсивной кристаллизации
снижается гигроскопичность порошка.
На третьей стадии проходит окончательное досушивание и
охлаждение порошка на ленточном конвейере, продуванием подаваемого сверху сквозь слой порошка сначала теплого, затем
холодного воздуха с низкой влажностью.
104
Пористая транспортерная лента и слой порошка на ней выполняют роль фильтра при прохождении горячего, теплого и холодного воздуха, поэтому наличие частиц сухого молока в воздухе, поступающем в батарею циклонов, очень мало, его можно
выбрасывать в атмосферу без дальнейшей очистки.
Характеристика получаемого продукта
Продукт трехстадийной сушки – хорошо агломерированный
порошок с высокой смачиваемостью, растворимостью, сыпучестью, сохраняющий ароматические вещества исходного сырья.
Достоинства трехстадийной сушки:
• многоцелевое назначение;
• технологическая гибкость, например, зона охлаждения
может включать от одной до трех секций, имеется специальная
камера, в которой может проводиться кристаллизация лактозы;
• снижение удельного энергопотребления на 25–35%;
• снижение потерь сухого продукта с уходящим воздухом;
• высокая растворимость и негигроскопичность сухого продукта.
Выводы
Мультистадийные сушилки имеют преимущества. Они позволяют снизить затраты энергии на процесс сушки, высушивать
продукт в щадящем режиме, получать быстрорастворимые порошки, состоящие из пустотелых микросфер, с отличной сыпучестью и пониженным комкованием.
Контрольные вопросы и задания:
1. В чем заключается механизм сушки?
2. Какие виды молочного сырья сушат контактным способом?
3. Как влияет контактная сушка на качество получаемых сухих продуктов?
4. До какой концентрации сухих веществ сгущают обезжиренное молоко и сыворотку перед контактной сушкой?
5. Почему контактным способом не сушат творожную сыворотку?
6. Назовите достоинства и недостатки контактной сушки.
7. Назовите параметры одностадийной распылительной сушки. Дайте
характеристику сухого молока, получаемого этим способом сушки.
8. Как влияют на процесс распылительной сушки температура и концентрация сухих веществ высушиваемой сгущенной молочной смеси?
9. Какие продукты получают с использованием многостадийной сушки?
10.Почему сухое молоко многостадийной сушки отличается повышенной растворимостью и негигроскопично?
105
4.8 Фасование и упаковка консервов
Упаковка является очень важной и неотъемлемой частью каждого продукта. Недаром в стоимости любого реализуемого товара затраты на упаковку составляют 3–5, а в отдельных случаях
доходят до 50–70% и более. Упаковка молочных консервов играет особую роль при их производстве. К ней предъявляется широкая гамма требований со стороны изготовителя, потребителя и
контролирующих органов:
• герметичность для cохранения качества продукта – предупреждения увлажнения, микробиологической и окислительной порчи;
• защита продукта от механических повреждений;
• экологичность при производстве, использовании, вторичной переработке и утилизации;
• минимальная стоимость;
• предоставление информации о продукте, требуемой по закону, о его составе, свойствах, способах использования;
• удобство в использовании;
• эстетическая функция, обеспечиваемая типом упаковочного материала, формой, размером, цветом упаковки;
• прочность и стойкость к температурным воздействиям, к
повышенной влажности.
4.8.1 Тара для концентрированных продуктов
Таблица 4.28 – Виды тары для сгущенных консервов
Потребительская тара
Транспортная тара
• жестяная банка N 7, 9, 14, 60;
• автомолцистерны;
• контейнеры из ламистера;
• вагон-цистерны для молока;
• алюминиевые тубы;
• фанерно-штампованые бочки вместимостью
50 дм3;
• картонная упаковка «Тетра Брик
Асептик»;
• металлические фляги вместимостью 38 дм3;
• упаковка Дой-Пак;
• стаканчики из полимерных мате- • фляги из полимер. материалов;
упаковка «Bag in the box».
риалов.
Потребительская тара
Француз Николя Аппер в 1810 г. открыл, что продукты не портятся, если их герметично закатать в стеклянную посуду, а потом нагреть до определенной температуры.
Идеи Аппера в 1811 г. продолжили англичане Дж. Холл и Б. Данкин. Используя тонкие
листы железа, они получили прочные банки. Первые в мире консервы были выпущены
106
на фабрике в Лондоне. Во второй половине 19 века американский изобретатель Гейл
Борден впервые предложил консервную банку для сгущенного молока. Он основал
консервную фабрику в Коннектикуте и развозил продукты далеко за его пределы.
Прошло 150 лет, но и сегодня жестяная банка остается основным видом упаковки сгущенного молока. Вот один пример качества и хранимоспособности консервов в жестяной банке. В 1965 г., в канун двадцатилетия Победы в Великой Отечественной войне,
на Сухонский МКК пришло письмо из Чехословакии о том, что банка сгущенного молока с сахаром этого завода чудом сохранилась с 1945 г., и что после вскрытия банки
продукт оказался вполне пригодным к употреблению.
Жестяные банки разной вместимости – основной вид тары
для сгущенных молочных консервов. Банки изготовляются из белой жести электролитического и горячего лужения. Материалом
для электролуженой жести служат сталь и пищевое олово.
В процессе горячего лужения лист стали погружают в расплав олова при 290–320ºС с последующим формированием химически стойкого оловянного покрытия в среде хлопкового масла
при температуре последнего 235–250ºС. При этом образуется
сплав FeSn2.
Хотя толщина оловянного покрытия ≈ 0,3 мкм, белая жесть
обладает устойчивостью к коррозии не только за счет защитного
слоя олова, нанесенного на поверхность, но и благодаря катодной
реакции, которая сводит к минимуму возможное окисление всех
участков, лишенных покрытия.
Покрытие также предупреждает растворение железа в продукте и появление неприятного металлического привкуса.
Тем не менее, защитные свойства олова в определенной степени ограничены. Если не применяется никаких дополнительных
покрытий и банка оказывается во влажной атмосфере, то быстро
образуется ржавчина.
В связи с высокой стоимостью олова белая жесть постоянно
заменяется другими видами жести без покрытия оловом.
Известна технология гальванического хромирования стали.
На поверхность черной жести электролитическим способом наносится очень тонкий слой хрома (0,008 мкм), который затем
окисляется.
Такой материал характеризуется повышенной термостойкостью, отличным соединением с покрытием, пригодностью к литографированию.
Другим материалом на основе стали, применяющимся в
производстве консервных банок, является полиэфирный ламинит
107
на металлической основе, не требующий какого-либо внутреннего защитного покрытия.
Принятые в промышленности подготовка и обработка банок
перед заполнением – мойка горячей водой (80–90ºС), стерилизация пропариванием с обсушкой горячим воздухом (120ºС) или в
пламени газовых горелок – обеспечивает их чистоту и стерильность. При такой обработке возможность вторичного обсеменения продукта микрофлорой практически исключается. Наполнение банок продуктом производится на основе порционного дозирования.
Герметичность банки предусмотрена технологией ее изготовления. Герметичность заделки продольного шва достигается пропаиванием его сплавом ПОС-40, а герметизация присоединения
концов к корпусу банки – с помощью уплотнителя: водноаммиачной пасты.
Общий контроль герметичности банки осуществляется с помощью автоматических воздушных тестеров, установленных на
линии ее изготовления. Для выборочного контроля используют
полуавтоматические воздушно-водяные тестеры.
Ламистерная упаковка – это коробочки из алюминиевой
фольги, внешняя сторона которых покрыта защитным консервным лаком, обычно золотого цвета, устойчивым к стерилизации.
Упаковка рекомендуется для сгущенного стерилизованного
молока. Полипропилен с внутренней стороны предназначен для
защиты продукта от соприкосновения с металлом и термоукупорки банки крышкой.
Банки запаиваются крышкой из ламистера или заклеиваются
фольгой платинкой с нанесенным рисунком.
Срок хранения пищевых продуктов при стерилизации в течение 1 ч при температуре 120ºС – не менее 2 лет.
Вместимость контейнеров может изменяться от 25 (однопорционные) до 2500 г.
Контейнеры из ламистера выгодно отличаются от жестяных
банок.
Их преимущества:
• эстетичный внешний вид;
• меньший вес и меньшая стоимость;
108
• отсутствие необходимости в консервном ноже при вскрытии;
• уменьшение опасности пищевых отравлений за счет отсутствия контакта продукта с металлом;
• эквивалентный металлической таре срок годности;
• компактность порожней тары при транспортировке и хранении (конусообразная форма позволяет вкладывать упаковки
одна в другую);
• более дешевое и компактное фасовочное оборудование;
• стойкость к высоким температурам, позволяющая осуществлять стерилизацию продукта в ламистерной упаковке;
• высокая теплопроводность материала.
Алюминиевые тубы для повышения эластичности умягчают
при температуре около 460ºС.
На следующем этапе на предварительно обработанную внутреннюю поверхность наносят защитный лак, который служит
барьером между поверхностью металла и продуктом. Это покрытие не ломается и не рвется при изгибе, то есть вредное воздействие металла на продукт отсутствует. На наружную поверхность
тубы наносят изображение. Крышка изготавливается из полипропилена или полиэтилена.
Преимущества данной упаковки:
• малая поверхность для доступа воздуха, что замедляет засыхание и порчу продукта;
• возможность закрывать вскрытую упаковку;
• прочность, легкость, гигиеничность.
Однако стоимость подобной упаковки слишком высока, и
продукты в тубах воспринимаются как элитные.
Картонная упаковка Тетра-Брик-Асептик вместимостью от
200 до 1000 г обеспечивает более высокий уровень герметичности, чем жестяная банка. Процесс изготовления картонной упаковки гораздо проще и короче по времени.
Если при хранении сгущенных молочных консервов с сахаром частичная негерметичность может привести к образованию
течи, потерям продукта и развитию вторичной высокоосмофильной микрофлоры, то при таких же условиях сгущенное стерили109
зованное молоко становится непригодным для употребления уже
через 2–3 дня.
Упаковочный материал – ламинированный белый картон высокого качества – поставляется в готовом к производству виде,
остается только сформировать упаковку, наполнить ее и закупорить.
Упаковка Дой-Пак – стоячие пакеты, существует с конца
восьмидесятых годов прошлого века. Упаковочный материал для
«Дой-Пак» – 2-, 3-, 4-слойная композиция на основе алюминиевой фольги и полимерных пленок.
Чаще всего применяют сочетание лавсана или полиамида с
полиэтиленом разной толщины. Промежуточный слой из алюминиевой фольги является барьером между продуктом и окружающей средой.
Упаковка удобна, так как она:
• занимает гораздо меньше складских площадей;
• легкая и позволяет экономить на транспортных расходах;
• дешевле металлических банок;
• срок хранения без использования консервантов при горячем розливе доходит до 9 месяцев;
• просто открывается и закрывается;
• продукт после открытия долго сохраняется;
• продукт на 99,99% извлекается из упаковки ;
• есть широкие возможности для дизайна и рекламы.
Недостаток – большие габаритные размеры оборудования,
формирующего упаковки Дой-Пак.
Стаканчики из полимерных материалов
Среди целого спектра пластиков обращает на себя внимание
полипропилен. Не случайно этот полимер называют королем
пластмасс.
Полипропилен является полиолефином (термопластичным
синтетическим полимером) без запаха, в натуральном виде полупрозрачен, но может легко окрашиваться добавлением соответствующих пигментов и красок. Неоспоримое достоинство полипропилена – экологическая чистота, в отличие от поливинилхлорида и полистирола, которые входят, соответственно в первую и
вторую группу опасности.
110
Полипропилен можно перерабатывать, то есть использовать
вторично, что выгодно с позиций зависимости от объемов переработки нефти.
Полипропилен обладает отличной жиростойкостью. Он пригоден для автоклавной стерилизации при 120ºС в течение 20 мин,
идеален для продуктов горячего розлива, например, вареного
сгущенного молока с сахаром.
Транспортная тара
В качестве удобной, сравнительно новой и недорогой упаковки предлагается система «Вag in the box», получающая в последнее время все большее применение.
Упаковку изобрел в 1954 г. австралиец Шолли. На российском
рынке упаковка появилась недавно, идет процесс становления рынка. Bag in the box дословно обозначает «мешок в коробке».
Этот вид упаковочной тары включает в себя:
• высокопрочный многослойный стерильный мешок из
комбинированного полимерного материала для жидкого и пастообразного продукта (металлизированный полиэтилен, ламинированный в несколько тончайших слоев, что обеспечивает
прочность и барьерные свойства). Внутренняя поверхность
мешка стерилизуется гамма-излучением. Эта операция происходит на заводе-изготовителе тары, где готовые мешки, упакованные в короба, проходят по транспортеру через гаммаизлучатель;
• встроенный краник для порционного дозирования продукции. Особая технология швейцарской корпорации: в мешках Вag
in the box продукт можно использовать в течение полугода, причем сохраняется стерильность и питательные свойства. Когда
краник открывают, мешок сжимается, преграждая доступ воздуха
внутрь. При порционном дозировании с содержимым мешка ничего не происходит – нет доступа свету, кислороду, запаху. Это
основное преимущество мешков с краниками по сравнению с
упаковкой тетра-пак;
• тару для перевозки и защиты мешка от воздействия внешней среды (картонную коробку, металлические бочки, контейнеры из дерева, металла, пластика).
111
Преимущества упаковки:
• продукт в такой упаковке хранится гораздо дольше;
• нет потребности в оборотной таре – флягах, бочках, автомолцистернах, железнодорожных цистернах, их мойке, транспортировке, хранении;
• после укупорки мешка пробку открыть невозможно, что
предотвращает попадание инфекции внутрь;
• большой диапазон возможной емкости позволяет предлагать продукт в розницу, мелким и крупным оптом.
4.8.2 Тара для сухих продуктов
Таблица 4.29 – Виды тары для сухих продуктов
Потребительская тара
• металлические банки со сплошной или съемной крышкой массой
нетто 250, 500, 1000 г;
• комбинированные банки со съемной крышкой массой 250 и 500 г;
• термоформованные пакеты из
полимерных материалов;
• клееные пачки с внутренним
герметично заделанным пакетом из
алюминиевой фольги, целлофана
Транспортная тара
• бумажные непропитанные 2–6 –
слойные мешки с полиэтиленовым вкладышем массой 25–30 кг;
• фанерноштампованные бочки с
полиэтиленовым вкладышем массой 20–30 кг
Среди различных видов потребительской тары все большее
значение приобретает удобная и недорогая термоформованная
тара – пакеты из полимерных материалов с хорошо читаемой
маркировкой, максимально сохраняющие свойства продукта.
Распространение термоформования объясняется относительной простотой, компактностью и невысокой стоимостью машин и
оснастки. Рассматриваемым методом можно изготовить практически любые формы изделий – прямоугольные, треугольные,
овальные, с площадью под термозаварку или с геометрией верхнего слоя под «нахлобучку».
Ударопрочный полистирол и полипропилен широко применяются при упаковке сухих молочных продуктов. Многослойные
пленки обладают более универсальными характеристиками. Ком112
бинация нескольких тонких слоев позволяет добиться тех же
свойств, что у однослойной пленки, но толщина многослойной
пленки может быть на 25–30% меньше, чем у однослойной.
В однослойную пленку специальную добавку для придания
необходимых свойств приходится вводить с избытком, а при
производстве многослойной пленки добавку можно вводить лишь
в один внешний слой. Получение высоких барьерных свойств
пленки возможно за счет среднего слоя.
Картонные пачки с внутренним пакетом из алюминиевой
фольги или других разрешенных материалов.
Алюминиевую фольгу вводят в состав комбинированных материалов для повышения барьерных свойств: ароматонепроницаемости, светонепроницаемости, увеличения прочности и жесткости упаковки.
Новизна разработанных упаковочных материалов заключается в замене алюминиевой фольги на барьерные слои из напыленных покрытий, что обеспечивает необходимую непроницаемость
при стократной экономии металла.
Транспортная тара
Мешки – самый старый вид упаковки, и в настоящее время их
популярность стала вновь возрастать. Такая тара выполняет все
свои основные функции при минимальных затратах.
Применяют многослойные бумажные крафт-мешки и мешки
из льняных, джутовых, химических нитей – вискозных, полиэфирных, полиамидных, полипропиленовых.
Основными характеристиками, определяющими потребительские свойства мешков при длительном хранении в них сухих
продуктов, являются: прочность, гигроскопичность, влагоотдача
и влагопроницаемость.
Защита продукта от увлажнения с помощью упаковочных материалов может осуществляться двумя способами:
• использование упаковочных материалов с высокой гигроскопичностью, сорбирующих влагу и тем самым не пропускающих ее к продукту;
• использование материалов с низкой влагопроницаемостью.
113
Крафт-мешки изготовляют из 2–6 слоев бумаги. Основной
вид бумаги – коричневая крафт-бумага с хорошей прочностью
на растяжение, сопротивлением продавливанию и разрыву, а
при необходимости и с высокой прочностью во влажном состоянии.
Крафт-бумага считается самым прочным и самым дешевым
видом бумаги.
Существует много способов снижения проницаемости бумажного мешка для водяного пара.
Основной – использование полиэтиленовых мешков-вкладышей, применяют также вощение бумаги, что защищает продукцию от проникновения влаги и посторонних запахов,
ламинирование бумаги поливинилхлоридом и алюминиевой
фольгой.
Стоимость фольги значительно выше, но она является почти
идеальной преградой для водяных паров и газов.
В производственных условиях льняные и джутовые мешки
принимают на себя значительную часть влаги из воздуха, тем самым, предохраняя продукцию.
В мешках AD*STAR соединены преимущества бумажных,
полипропиленовых и полиэтиленовых мешков: форма кирпича,
удобство ручной и автоматической форм обращения, легкость,
прочность и надежность, гибкость, технология заваривания без
использования клея.
Мешки:
• устойчивы к воздействию влаги;
• удобны для автоматического затаривания, последующего
пакетирования, складирования, транспортировки;
• конкурентоспособны по цене с бумажными, полиэтиленовыми и полипропиленовыми мешками;
• после опорожнения разлагаются под воздействием ультрафиолетовых лучей.
114
5 ТЕХНОЛОГИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ
5.1 Сгущенное стерилизованное и концентрированное
стерилизованное молоко
Промышленное производство сгущенного стерилизованного
молока в России началось в 1939 г., но до 1970 г. было незначительным. Впоследствии были построены специализированные
цехи по выработке этого продукта, оснащенные комплектным
оборудованием шведской фирмы Альфа-Лаваль. Многие из них
работают и сейчас.
Сгущенное стерилизованное молоко – востребованный продукт, по которому сегмент рынка не заполнен, часть продукции
экспортируется.
Виды стерилизованных сгущенных молочных консервов:
• стерилизованное сгущенное молоко;
• стерилизованное концентрированное молоко;
• молоко стерилизованное сгущенное с кофе:
• молоко стерилизованное сгущенное с какао;
• стерилизованное сгущенное солодовое молоко;
• стерилизованное сгущенное молоко с сухой сывороткой;
• стерилизованное сгущенное молоко с йодом «Умница».
Молочноконсервные заводы России вырабатывают, в основном, стерилизованное сгущенное молоко и стерилизованное концентрированное молоко.
Характеристика стерилизованного сгущенного молока
и стерилизованного концентрированного молока
Принцип консервирования – абиоз.
Способ консервирования – тепловая стерилизация.
Органолептические показатели: вкус и запах чистый с характерным сладковато-солоноватым привкусом, свойственным топленому молоку, без посторонних привкусов и запахов, продукты
имеют консистенцию жидких сливок.
Показатели состава и свойств продуктов приведены в табл. 5.1.
Как следует из таблицы, сгущенное стерилизованное и концентрированное стерилизованное молоко различаются только по содержанию сухих веществ и жира.
115
Таблица 5.1 – Физико-химические и микробиологические показатели
продуктов
Физико-химические
показатели
СМОпр %, не менее
в том числе:
Ж пр, %, не менее
К, ºТ, не более
Плотность, кг/м3
Чистота восстановленного продукта, группа, не ниже
Микробиологические
показатели
Показатели безопасности
Афлатоксин М1
Антибиотики:
левомицетин
тетрациклиновая группа
стрептомицин
пенициллин
Токсичные элементы:
свинец
мышьяк
кадмий
ртуть
олово (для консервов в сборной жестяной таре)
хром (для консервов в хромированной таре)
Пестициды (в пересчете на
жир):
гексахлорциклогексан
ДДТ и его метаболиты
Радионуклиды:
цезий-137
стронций-90
Стерилизованное
сгущенное
молоко
25,5
Стерилизованное
концентрированное молоко
27,5
7,8
50
1061–1063
8,6
60
1066–1068
1
1
Сгущенное стерилизованное молоко и концентрированное стерилизованное молоко
должно удовлетворять требованиям промышленной стерильности*
Допустимые уровни, мг/кг(дм3) не более
0,0005
Менее 0,01
Менее 0,01 ед/г
Менее 0,5 ед/г
Менее 0,01 ед/г
0,3
0,15
0,1
0,015
200
0,5
1,25
1
300 Бк/кг
100 Бк/кг
* Требования промышленной стерильности:
1) после термостатной выдержки при температуре 37ºC в течение 3–5 суток отсутствие видимых дефектов и признаков порчи (вздутие упаковки, изменение внешнего
вида и другие), отсутствие изменений вкуса и консистенции;
2) после термостатной выдержки допускаются изменения: титруемой кислотности
не более чем на 2 ºТ, КМАФАМ не более 10 КОЕ/см3(г).
116
Способ производства продуктов на линии Альфа-Лаваль включен в технологическую инструкцию. Схема производства приведена
на рис. 5.1, схема технологического оборудования – на рис. 5.2.
Особенности технологии
• Приемка и отбор только термоустойчивого молока, причем при выработке стерилизованного концентрированного молока требования более строгие (кислотность не выше 18 ºТ), так как
в нем на 2% выше массовая доля сухих веществ.
• Двукратная центробежная очистка молока с подогревом
или без подогрева для удаления не только механических примесей, но и части микроорганизмов (см. подраздел 4.2 Очистка молока).
• Многократная тепловая обработка для повышения
термоустойчивости и уничтожения не только микроорганизмов, но и их спор: первая – нагревание перед резервированием,
вторая - тепловая обработка перед сгущением (см. подраздел
4.5 Тепловая обработка), третья – стерилизация расфасованного продукта.
• Сгущение в пленочном вакуум-выпарном аппарате до массовой доли сухих веществ 25,5 или 27,5%.
Повышение массовой доли сухих веществ продукта позволило бы снизить транспортные расходы и потребность в таре.
Но существует обратная линейная зависимость между термоустойчивостью сгущенных смесей и степенью сгущения.
В молоке, сгущенном до массовой доли сухих веществ более
28%, происходит тепловая коагуляция при стерилизации.
• Обязательная гомогенизация ввиду низкой вязкости готового продукта, имеющего консистенцию жидких сливок, возможности вытапливания жира при стерилизации и отстоя белково-жирового слоя при хранении продукта.
117
Приемка и оценка
качества молокасырья
Подогрев до
Т=45-550С
Внесение сливок
Двухкратная
центробежная
очистка в
сепараторахмолокоочистителях
Тепловая обработка
в пластинчатом
теплообменнике
Т= (90±2) ºC или
(74±2) ºC
Резервирование
(τ не более 12 ч) и
нормализация молока
Охлаждение молока
Т= (4±2) ºC
Тепловая обработка в подогревателях вакуумвыпарного аппарата. Температура по подогревателям,0С: 88±2→ 125±5 (30 с) → 86±2 (за счет
самоиспарения в вакуумной камере) или
40±5 → 60±5→ 88±5 → 105±5→ 120±5→ 105±5
Сгущение в пленочном вакуумвыпарном аппарате. Температура по
корпусам 78→ 66→ 560 С
СМО сг = 25,5 или 27,5 %
Охлаждение в пластинчатом
теплообменнике Т= (4±2)0 С
Резервирование сгущенного
молока и стабилизация солевого состава. Проведение
пробной стерилизации
Подогрев и гомогенизация
Т=(74±2) ºC,
Р1 =(18±1) МПа,
Р2 (=3±0,5) МПа
Определение дозы солейстабилизаторов и внесение
их в виде (10–25) %
растворов
Фасование в потребительскую тару
Тепловая стерилизация
Т=(116–118)0С в течение
(14–17) мин
Упаковка, маркировка,
хранение продукта
Проверка промышленной
стерильности
Р и с. 5.1. Схема производства стерилизованного сгущенного
и стерилизованного концентрированного молока на линии Альфа-Лаваль
118
119
• Стабилизация солевого состава.
Одним из основных факторов термоустойчивости казеина является солевой состав молока, в частности концентрация ионов
кальция, магния, фосфата, цитрата.
При нагревании устойчивость казеинового комплекса снижается вследствие изменений в солевом составе молока – нарушается равновесие между растворенными, коллоидными и связанными с казеином формами солей.
Поскольку денатурирующим фактором является нарушение
солевого равновесия, то надо стремиться к его восстановлению.
Восстановление солевого равновесия на первоначальном уровне
приводит к восстановлению отрицательного заряда мицелл, то
есть энергетического барьера, препятствующего коагуляции.
Внесение в сгущенное молоко солей-стабилизаторов способствует восстановлению солевого баланса молока.
Исследования различных солей-стабилизаторов, проведенные ВНИМИ, позволили установить, что применение комплексных полифосфатных солей (NaPO3)n · H2O (E339, E450, Е452)
позволяет повысить термоустойчивость в 2–3 раза.
Сущность процесса стабилизации заключается в том, что при
внесении солей-стабилизаторов происходит их взаимодействие:
− с ионизированным кальцием, с образованием и выпадением в осадок фосфата кальция;
− с кальцием, входящим в состав ККФК, с повышением устойчивости ККФК за счет образования из мицелл отдельных
субмицелл и повышения дисперсности.
Внесение соли свыше оптимальной дозы может привести не
только к снижению термоустойчивости молока, но и отрицательно повлиять на органолептические свойства продукта.
Исследования дисперсности казеиновых мицелл по их средней молекулярной массе и диаметру показали, что при увеличении дозы соли дисперсность вначале повышается, достигает максимума, а затем уменьшается.
120
Эффективность стабилизации солевого состава молока повышается, когда он известен, однако на заводах солевой состав
молока не определяют, поэтому лучше применять смесь из натриевых и калиевых солей фосфорной и лимонной кислот в соотношении, аналогичном тому, что в натуральном молоке.
Технологическая инструкция по производству сгущенного
стерилизованного и концентрированного стерилизованного молока предлагает:
− двухкомпонентную смесь из двузамещенного фосфорнокислого натрия и трехзамещенного лимоннокислого калия в соотношении 1:1;
− четырехкомпонентную смесь из двух и более простых смесей - фосфатной (из двузамещенного фосфорнокислого натрия и
калия в соотношении 1:3) и цитратной (из трехзамещенного лимоннокислого натрия и калия в соотношении 1:3).
Для определения дозы соли-стабилизатора проводят стерилизацию шести образцов сгущенного молока с различной концентрацией соли.
Схема определения дозы соли-стабилизатора приведена на
рис. 5.3.
Солевой обмен – процесс, идущий во времени. Готовый продукт имеет минимальную вязкость после выдерживания молока с
солью перед стерилизацией в течение 5–6 ч.
При более длительной выдержке отмечается увеличение вязкости готового продукта.
Возможно внесение солей-стабилизаторов в молоко в процессе резервирования, перед сгущением.
При этом общая продолжительность взаимодействия молока
с солями (во время пастеризации, сгущения, гомогенизации, охлаждения, резервирования) не должна превышать 6 ч.
После стабилизации солевого состава проводят пробную стерилизацию образцов и, при положительных ее результатах, фасование продукта в потребительскую тару.
121
Подготовка образцов
Номер банки
Масса сгущенного
молока, г
Доза солистабилизатора, %
1
300
2
300
3
300
4
300
5
300
6
300
0
0,08
0,16
0,24
0,32
0,4
Закатка и стерилизация банок
Охлаждение и определение
вкуса, цвета, консистенции,
вязкости образцов
Сравнение с требуемой вязкостью:
8–12 мПа⋅с при выработке сгущенного стерилизованного молока,
15–30 мПа⋅с при выработке концентрированного стерилизованного
молока
Выбор лучшего образца и применение установленной дозы соли стабилизатора для всей партии
сгущенного молока
Р и с. 5.3. Схема определения дозы соли-стабилизатора
После стабилизации солевого состава проводят пробную стерилизацию образцов и, при положительных ее результатах, фасование продукта в потребительскую тару.
Таким образом, добавление оптимальной дозы солистабилизатора в нетермоустойчивое молоко восстанавливает солевое равновесие, повышает дисперсность и стабильность белко122
вой системы молока, обеспечивает минимальные денатурационные изменения белков при стерилизации.
Исследования биологической ценности стерилизованного
сгущенного молока показали, что усвояемость белков стерилизованного молока, выработанного с применением солей стабилизаторов, выше на 5–7% по сравнению со стерилизованным молоком, выработанным без солей.
Использование цитратов и фосфатов натрия и калия положительно влияет и на пищевую ценность выработанного продукта.
ВНИМИ и МГУПБ предложили способ повышения термоустойчивости молока путем обработки ионообменными смолами на
ионообменных колонках с использованием анионообменной целлюлозы ЦМ-А2. При этом направленно меняется дисперсность
казеиновых частиц, снижается кислотность и массовая доля
кальция. Одновременно с ионным обменом происходит очистка
молока от механических примесей, на порядок снижается бактериальная обсемененность молока.
Разработано и внедрено производство ионообменных колонн с рабочим объемом от 160 до 600 дм3. Колонны работают в
циклическом режиме.
• Фасование сгущенного молока перед стерилизацией проводится только в потребительскую тару. Основное требование к
операции – обеспечение герметичности тары, так как более 99%
случаев порчи сгущенного стерилизованного молока связано с
негерметичностью банок.
• Тепловая стерилизация фасованного продукта.
Первое требование, предъявляемое к режиму стерилизации, –
обеспечение промышленной стерильности.
Гибель микроорганизмов под влиянием нагрева – это мономолекулярная реакция коагуляции белков протоплазмы, скорость
ее описывается дифференциальным уравнением, в результате
преобразования которого можно получить:
Nст = N0 ⋅ е – kτ ,
где Nст – содержание микроорганизмов в конце стерилизации;
N0 – начальное содержание микроорганизмов;
k – коэффициент скорости уничтожения микроорганизмов;
τ – время стерилизации.
123
Из уравнения следует:
− число микроорганизмов, выдержавших стерилизацию,
прямо пропорционально их начальному количеству;
− логарифмический характер гибели микроорганизмов, свидетельствует о том, что полностью уничтожить их при стерилизации невозможно, то есть можно говорить не об абсолютной , а
только о промышленной стерильности.
Все консервы разделены на 5 групп – А, Б, В, Г, Е – в зависимости от состава, рН, массовой доли сухих веществ.
Стерилизованное сгущенное и стерилизованное концентрированное молоко относят к группе А. Под промышленной стерильностью консервов этой группы понимают состояние, при котором в продукте отсутствуют:
− возбудители порчи продукта;
− патогенные и токсикогенные формы;
− C. botulinum;
но могут присутствовать микроорганизмы, не способные развиваться и вызывать порчу при регламентируемых условиях хранения:
− не более 11 клеток в 1 г спорообразующих мезофильных
аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов группы
B. subtilis;
− мезофильные клостридии, не относящиеся к C. botulinum и
C. рerfringens, не более 1 клетки в 1 г.
Продукт не отвечает требованиям промышленной стерильности, если в нем обнаруживают:
− спорообразующие мезофильные аэробные и факультативно анаэробные микроорганизмы групп B. cereus и B. polуmyxa;
− неспорообразующие микроорганизмы и плесневые грибы.
Второе требование к режиму стерилизации – ограничение
реакции Майара.
Реакция Майяра, или неферментативное потемнение – это
процесс, протекающий между аминогруппами белков и редуцированными сахарами.
Данный процесс включает в себя три стадии, первая из которых приводит к образованию нестабильных оснований Шиффа, а
затем их трансформацию посредством перегруппировки Амадори.
124
Последующее расщепление, именуемое реакцией Штрекера,
и реакции полимеризации в конечном счете приводят к образованию летучих веществ и темных пигментов.
Первая стадия реакции проявляется в незначительном изменении цвета, снижении переваримости азотистых компонентов.
Далее появляются привкусы, запахи, продукт приобретает золотисто-коричневый цвет, возможно образование токсичных компонентов.
В ходе неферментативного потемнения быстро расходуется
лизин, относящийся к незаменимым аминокислотам, значительно
снижается пищевая ценность.
Важное различие двух стадий реакции – появление на начальной стадии большого количества диоксикетозилпроизводных, в частности лактозолизина. Образование и накопление
его в продукте при термическом воздействии различной продолжительности проходит через максимум, который является условной границей раздела двух стадий реакции Майяра.
Кратковременная высокотемпературная обработка при температуре 140ºС с выдержкой 8 с соответствует обоим вышеперечисленным требованиям - обеспечению промышленной стерильности и ограничению реакции Майяра. Однако при стерилизации
продукта в таре технически невозможно достичь требуемой температуры за 8 с, поэтому на практике время процесса стерилизации измеряется минутами и включает в себя время прогрева продукта в таре и время собственно стерилизации.
Формула стерилизации
Режим стерилизации выражает формула, которая не рассчитывается, а показывает параметры стерилизации:
А–В–С ,
Т
где А – время нагрева до температуры стерилизации, мин;
В – время собственно стерилизации, мин;
С – время охлаждения после стерилизации, мин;
Т – температура стерилизации, 0С.
Например, 15–17–10 .
116º
125
Эффект стерилизации, F-эффект
F-эффект – это летальность, выраженная в условных минутах.
Как следует из формулы стерилизации, на микроорганизмы
стерилизуемого продукта в течение разного времени (А, В, С)
действуют разные температуры.
Многообразие температурных уровней реального процесса
решено выражать одним числом, дающим микробиологическую
оценку данному процессу.
Была выбрана эталонная температура, максимальная, при которой стерилизовали консервы в автоклаве – 250 градусов Фаренгейта. В международной системе единиц СИ это 121,1ºС.
Время действия на микроорганизмы разных температур,
обеспечивающих промышленную стерильность, стали пересчитывать на эталонную, выбирать его в зависимости от бактериальной обсемененности молока перед стерилизацией и выражать в
условных минутах.
Продолжительность этого условного нагрева при постоянной
температуре и есть F-эффект.
F-эффект выбирают от 4,6 до 5,1 условной минуты в зависимости от бактериальной обсемененности молока перед стерилизацией. С повышением обсемененности, но не более 10 спор в
1 см3, эффект должен быть увеличен.
Критические значения стерилизующего эффекта – 5,5 условных минут для молока стерилизованного сгущенного, 5,3 условные минуты для молока стерилизованного концентрированного –
установлены на основе анализа динамики накопления лактозолизина в продуктах.
При более жестком термическом воздействии наблюдается
быстрый переход реакции Майяра во вторую стадию.
Выбрав F-эффект, уточняют режимы стерилизации на основании эмпирической зависимости, приведенной в технологической инструкции по производству сгущенного стерилизованного
и сгущенного концентрированного молока.
F = 3,21 + 0,15Х1 + 1,28Х2 + 0,15Х3 + 0,67Х4 + 0,31Х22,
где Х1 – величина, зависящая от температуры среды на выходе из
подогревателя;
126
Х2 – величина, зависящая от температуры стерилизации;
Х3 – величина, зависящая от продолжительности нахождения продукта в зоне подогрева;
Х4 – величина, зависящая от продолжительности стерилизации.
Удобство этого показателя в том, что многообразие температурных уровней реального процесса выражается одним числом, и
в том, что это число дает микробиологическую оценку данному
процессу.
Техника тепловой стерилизации
Стерилизация производится в гидростатических и роторных
стерилизаторах непрерывного действия.
В гидростатических стерилизаторах рабочее давление в центральной паровой стерилизационной камере создается паром, подаваемым в герметизированное пространство над водой, и компенсируется расположенными по обе стороны от нее гидравлическими затворами.
Они выполнены в виде башен, высота которых зависит от
давления, которое необходимо создать в камере стерилизации.
Каждые 10 м водяного столба создают избыточное давление
0,1 МПа.
В разобщенных перегородками башнях гидростатических
стерилизаторов последовательно происходит подогрев, стерилизация и охлаждение.
Башни заполняются водой до уровней, соответствующих рабочим давлениям. Теплоноситель в башнях подогрева и охлаждения – вода, в башнях стерилизации – вода и водяной пар.
Бесконечная цепь с укрепленными в ней трубчатыми перфорированными носителями банок проходит последовательно через
все башни, в том числе и паровую стерилизационную, где совершает несколько витков при постоянной температуре.
Продолжительность пребывания в каждой башне регулируют
скоростью движения транспортирующей цепи.
127
Гидростатические стерилизаторы высокопроизводительны,
занимают сравнительно небольшую площадь, но высота их достигает 25 м.
В роторных стерилизаторах подогрев, стерилизация и охлаждение проходят в обособленных аппаратах-секциях, объединенных в один агрегат и работающих синхронно. Стерилизация проводится паром. Попав на вращающийся ротор стерилизатора,
банки проходят в паровой среде по спиральной направляющей
через корпус аппарата.
После стерилизации в тестерах проводится контрольное
взвешивание банок с отбраковкой легковесных - негерметичных,
заполненных водой.
Контролируют также герметичность банок, заполненных
продуктом – партиями по 20–30 банок 5–6 раз в смену.
Банки без этикеток помещают в нагретую до кипения воду.
После погружения банок вода должна иметь температуру не ниже 85ºС, и слой воды над банкой должен быть не менее
25–30 мм.
Банки выдерживают 5–7 мин, сначала на донышке, потом на
крышке. Наличие пузырьков воздуха свидетельствует о негерметичности банок.
• Проверка промышленной стерильности.
Стандартный метод определения промышленной стерильности включает:
− термостатирование консервов при (37±1)ºС в течение 6
суток;
− определение внешнего вида упаковки, выявление вздутия,
бомбажа;
− органолептическую оценку образцов без внешних дефектов упаковки – в продукте не должно быть органолептических
изменений;
− просмотр микроскопического препарата – в поле зрения
микроскопа бактериальные клетки должны отсутствовать;
128
− выявление в продукте жизнеспособных клеток микроорганизмов методом посева;
− определение, при необходимости, спорообразующей способности, группы, семейства микроорганизмов, опасных для потребителя и их количества;
− определение рН продукта в случаях, предусмотренных
нормативным документом на конкретный вид продукта;
− оценку промышленной стерильности на основании полученных результатов.
Испытание на стерильность сгущенного стерилизованного
молока проводят не менее чем в 45 образцах от каждой партии
продукта с отбором банок в потоке через равные интервалы времени.
• Хранение продукта.
Срок годности продукта устанавливает изготовитель. Как
правило, гарантийный срок хранения продукта - не более 12 месяцев при температуре от 0 до 10ºС и относительной влажности
воздуха не более 85%.
Контрольные вопросы:
1. В чем отличие стерилизованного сгущенного и концентрированного
молока? Каковы принцип и способ их консервирования?
2. Какие операции входят в схему производства продукта на линии
Альфа-Лаваль?
3. Какие требования к молоку предъявляются при производстве этого
продукта?
4. Как контролируют термоустойчивость молока?
5. Какие показатели влияют на термоустойчивость?
6. Какова цель внесения солей-стабилизаторов? Их виды и доза.
7. Каковы цели и режимы тепловой обработки молочной смеси ?
8. Каковы цели и режимы гомогенизации сгущенной смеси?
11. Что такое формула стерилизации?
12. От чего зависит эффект стерилизации (F-эффект)?
13. Как проверяют промышленную стерильность продукта?
129
5.2 Сгущенные молочные консервы с сахаром
Виды сгущенных молочных консервов с сахаром:
• молоко сгущенное с сахаром обезжиренное;
• молоко цельное сгущенное с сахаром;
• сливки сгущенные с сахаром.
Характеристика продуктов
Принцип консервирования – осмоанабиоз.
Способ консервирования – понижение активности воды частичным удалением воды из молока и внесением сахара, связывающего воду.
Органолептические показатели сгущенных молока и сливок
с сахаром: вкус и запах сладкий, чистый, с выраженным вкусом и
запахом пастеризованного молока или сливок без посторонних
привкусов и запахов.
Для обезжиренного продукта допускается недостаточно выраженный вкус молока. Допускается наличие легкого кормового
привкуса.
Консистенция однородная, вязкая по всей массе, без наличия
ощущаемых органолептически кристаллов молочного сахара.
Допускается мучнистая консистенция и незначительный осадок
на дне тары при хранении.
Цвет – равномерный по всей массе, для молока сгущенного с
сахаром и сливок сгущенных с сахаром – белый с кремовым оттенком, для молока обезжиренного сгущенного с сахаром – от
белого до белого со слегка синеватым оттенком.
Существуют два способа производства сгущенных молочных консервов с сахаром – периодический (наиболее распространенный), с использованием циркуляционных объемных
вакуум-выпарных аппаратов, и поточный с использованием
пленочных и циркуляционных объемных вакуум-выпарных
аппаратов.
130
Таблица 5.2 – Физико-химические и микробиологические показатели
продуктов
Наименование показателя
Молоко
обезжиренное
сгущенное
с сахаром
Молоко
цельное
сгущенное
с сахаром
Сливки
сгущенные
с сахаром
Массовая доля влаги,
%, не более
30
26,5
26
Массовая доля сахарозы, %
44–46
43,5–45,5
37–39
Массовая доля сухого молочного остатка ,%, не менее
26,0
28,5
37
Массовая доля жира, %
Не более 1,0 Не менее 8,5 Не менее 19
Массовая доля белка в СОМО,
% не менее
34
0
Кислотность, Т, не более
60
48
40
Вязкость, Па·с
–
3–15
–
Группа чистоты, не ниже
1
Допускаемые размеры кристаллов лактозы, мкм, не более
15
КМАФАМ, КОЕ/г, не более
2·104
Масса продукта, г, в которой не
допускаются:
1
БГКП (колиформы),
патогенные, в т.ч. сальмонеллы
25
Физико-химические показатели Перечень и уровень показателей совпабезопасности
дает с требованиями к сгущенному стерилизованному молоку (см. табл. 5.1)
5.2.1 Молоко цельное сгущенное с сахаром
Традиционная технология
Схема производства сгущенных молочных консервов с сахаром периодическим способом с использованием циркуляционного объемного вакуум-выпарного аппарата на примере сгущенного молока с сахаром дана на рис. 5.4.
Особенности технологии
• Гомогенизация не является обязательной операцией и проводится при низкой вязкости – менее 2,5 Па ⋅ с, получаемого готового продукта.
131
• Жесткий режим пастеризации обусловлен необходимостью инактивации ферментов, в первую очередь липазы.
Изменением выдержки при пастеризации можно влиять на
вязкость готового продукта (см. раздел 4.5 Тепловая обработка).
• Сгущение проводится в циркуляционном одно или двухкорпусном вакуум-выпарном аппарате до массовой доли сухих
веществ (69–71)%, что ниже стандартного показателя, с учетом
дополнительного удаления влаги при охлаждении продукта в вакуум-охладителе.
В вакуум-выпарной аппарат забирают нормализованную пастеризованную молочную смесь и сахарный сироп.
В однокорпусный циркуляционный вакуум-выпарной аппарат сироп вводят в аппарат вместе со второй половиной молочной смеси на варку.
В двухкорпусный аппарат сироп вводят одновременно с
молочной смесью, допускается применение и других способов
подачи, в том числе порциями – до и после забора молочной
смеси.
После введения сахарного сиропа сгущение в вакуумвыпарном аппарате должно продолжаться еще в течение
20–30 мин.
• Сахарный сироп готовят с использованием сахарозы в виде
свекловичного или тростникового сахара-песка, требования к которому изложены в разделе 4.1.9, и воды, соответствующей требованиям к питьевой, по:
− микробиологическим, паразитологическим, обобщенным
показателям качества;
− содержанию неорганических и органических веществ;
− вредных химических веществ, поступающих и образующихся в процессе обработки воды;
− органолептическим показателям;
− радиационным показателям безопасности.
132
Приемка и оценка
качества молокасырья
Центробежная
очистка в
сепараторахмолокоочистителях
Подогрев до
Т=45–550С
Внесение сливок или
обезжиренного молока
Приемка свекловичного или тростникового
сахара-песка
Подогрев питьевой воды до
70–80 0 С
Растворение сахара
в воде
С сиропа =60–65%
Нагрев сиропа до
кипения
Очистка сиропа
Приемка и подготовка
мелкокристаллического молочного сахара
Фасование, упаковка,
маркировка, хранение
Охлаждение молока
Т= (4±2) ºC
Резервирование
(τ не более 12 ч) и
нормализация молока
Подогрев смеси
Т=(70±5) ºC
Гомогенизация
Р= 10–12 МПА
Тепловая обработка в подогревателях
вакуум-выпарного
аппарата.
0
Т=(107 ± 2) С с последующим охлаждением до 75–800 С или пастеризация при (95 ± 2)0 С
Сгущение в циркуляционном объемном вакуум-выпарном аппарате
Т=52–63 0С , Ссг = 69–71 %
Охлаждение в вакуум-охладителе до 18–
200 С, С пр не менее 73,5%. Разрежение
не ниже 932·102Па в начале и (971–998)
·102Па в конце охлаждения. Внесение
0,02% затравки при Т=31–37 0С
Р и с. 5.4. Схема производства сгущенного молока с сахаром
периодическим способом
133
Оптимальная концентрация сахарного сиропа – 60–65%.
При ее повышении до 70% вязкость сиропа возрастает в десять раз, при этом увеличивается продолжительность досгущения
молочно-сахарной смеси в вакуум-выпарном аппарате, активируется процесс гидролиза сахарозы и образования редуцирующих
сахаров.
Сахарный сироп доводят до кипения.
Из первого закона Рауля следует: повышение температуры
кипения раствора, по сравнению с температурой кипения чистого
растворителя, пропорционально концентрации раствора.
При концентрации сиропа 65% он закипает при температуре
104,3ºС.
Необходимо исключить выдержку сахарного сиропа при температуре кипения и длительную выдержку горячего сиропа до
подачи в вакуум-выпарной аппарат.
Выдержка может вызвать гидролиз сахарозы и образование
редуцирующих сахаров.
По результатам исследований Страхова, Кивенко, Чекулаевой, Добриян, при массовой доле редуцирующих сахаров
0,8–1% начинается реакция Майара, сопровождающаяся снижением биологической ценности белков продукта и изменением его
окраски.
• Охлаждение продукта проводится в вакуум-охладителе.
Начальная температура процесса соответствует температуре
сгущения, конечная – (18–20)ºС.
При вакуумном охлаждении температура продукта понижается за счет расхода внутренней теплоты на парообразование.
В процессе вакуумного охлаждения:
− понижается массовая доля воды в продукте – при охлаждении на один градус на 0,088% ≈ 0,1%.
Ориентируясь на эту зависимость, легко определить прирост
массовой доли сухих веществ в процессе охлаждения при разной температуре сгущения (см. табл. 5.3).
134
Таблица 5.3 – Увеличение массовой доли сухих веществ сгущенного
молока с сахаром при вакуумном охлаждении в зависимости от
температуры сгущения в вакуум-выпарном аппарате
Температура
сгущения, ºС
Конечная
температура охлаждения, ºС
Температурный
перепад,
%/ºС
Прирост
концентрации
сухих веществ, %
60
20
40
4
50
20
30
3
При охлаждении сгущенных молочных консервов с сахаром:
− в 2–3 раза повышается вязкость продукта;
− изменяется состояние лактозы: происходит переход лактозы из состояния насыщенного раствора в кристаллическое по
причине низкой растворимости лактозы.
Растворимость лактозы при 20ºС составляет 16%, а концентрации лактозы в водной части продукта в сгущенном молоке с
сахаром ≈ 31%.
• Управление процессом кристаллизации лактозы.
Знание процесса кристаллизации позволяет исключить выпуск продукции с пороками консистенции.
Неконтролируемая кристаллизация ведет к образованию
кристаллов лактозы размером более 15 мкм, что придает продукту мучнистую или даже песчанистую консистенцию
(см. табл. 5.4).
Таблица 5.4 – Влияние размера кристаллов лактозы на консистенцию
сгущенного молока с сахаром
Средний размер кристаллов, мкм
Оценка консистенции продукта
11
12–15
16–20
21–25
Более 25
Однородная
Слабо мучнистая
Мучнистая
Сильно мучнистая
Песчанистая
135
Различают гомогенное и гетерогенное зародышеобразование.
При гомогенном зародышеобразовании (независимо друг от
друга в объеме пересыщенного раствора) процесс кристаллизации лактозы включает:
1) мутаротацию лактозы – переход лактозы из β-формы в
α-форму;
2) тепловое движение частиц, и как следствие флуктуативный
процесс;
3) образование и разрушение молекулярных комплексов;
4) достижение критических размеров этих комплексов и образование зародышей кристаллов;
5) диффузию вещества через пограничный слой на поверхность кристалла и рост кристалла.
Образование зародышей на какой-либо твердой поверхности
называют гетерогенным, а на поверхности кристаллов самого
кристаллизующегося вещества – вторичным гетерогенным зародышеобразованием.
В роли такой твердой поверхности выступает затравка –
мелкокристаллический молочный сахар.
При этом кристаллизация сводится к росту кристаллов затравки до размеров, не превышающих 10 мкм, иными словами,
выпадают первые 4 этапа кристаллизации из вышеназванных, и
растворенная лактоза выделяется на базисной поверхности затравки.
Скорость гетерогенного образования зародышей намного
превосходит скорость гомогенного, так как при этом значительно
снижается межфазная поверхностная энергия и критический размер зародыша кристалла, то есть значительно большее число агрегатов молекул приобретает возможность стать зародышами.
2β ⋅ σ
lкритич.= – –––––––––– ,
3α⋅G
где lкритич - – критический размер зародыша;
α и β – объемный и поверхностный коэффициент формы
кристалла;
136
σ – межфазная поверхностная энергия;
G – работа образования зародыша.
Внесение большого числа зародышей кристаллов ограничивает рост кристаллов из-за отсутствия притока кристаллизующегося вещества.
Основные требования к затравке:
− размер кристаллов не более 3–4 мкм, более крупные кристаллы затравки практически непригодны;
− бактериальная чистота, так как затравка вводится в продукт, который более не будет подвергаться тепловой обработке;
− массовая доля затравки – 0,02%;
− температура внесения затравки – это температура массовой кристаллизации лактозы – 31–34ºС в зависимости от концентрации лактозы в продукте.
Для точного определения температуры внесения затравки
рекомендуется график Гудзона, который помещен в технологической инструкции по выработке сгущенного молока с сахаром.
Кроме внесения затравки, скорость образования зародышей
кристаллов повышают:
− интенсивное распыление продукта при подаче его в вакуум-охладитель, способствующее дополнительной флуктуации,
что обеспечивается разрежением в аппарате не менее 700 мм рт.
ст. (932 ⋅ 102 Па);
− высокая скорость охлаждения за счет поддержания продукта в процессе всего охлаждения в кипящем состоянии, при
разрежении в начале процесса 700 мм рт. ст. В конце оно составляет 730–750 мм рт. ст. (971–998) ⋅ 102 Па;
− интенсивное перемешивание продукта в процессе охлаждения, уменьшающее толщину неподвижного слоя – дворика,
около зарождающегося кристалла.
При охлаждении продукта в открытых охладителях процесс
включает 3 стадии:
1) быстрое охлаждение от 55–60ºС до температуры массовой
кристаллизации лактозы – 31–34ºС;
2) выдержка 40–60 мин;
137
3) медленное доохлаждение до 18–20ºС, из расчета, что
общая продолжительность процесса охлаждения составляет
4–6 ч.
Состав продукта при этом виде охлаждения не меняется.
После охлаждения сгущенного молока с сахаром кристаллизация лактозы не заканчивается в течение 49–100 суток хранения,
о чем свидетельствует рост удельной поверхности кристаллов и
падение концентрации лактозы в растворе.
Возможна также рекристаллизация – рост более крупных
кристаллов за счет растворения мелких, которая происходит более интенсивно при колебаниях температуры в процессе хранения. Регламентируется температура хранения продукта –
не выше 10ºС.
• Фасование продукта проводится в различные виды потребительской и транспортной тары.
• Хранение продукта.
Срок годности продукта устанавливает изготовитель.
Как правило, гарантийный срок хранения продукта – не более
12 месяцев при температуре от 0 до 10ºС и относительной влажности воздуха не более 85%, в том числе на предприятии изготовителе – не более 1 месяца со дня выработки при температуре от
0 до 20ºС.
Схемы производства сгущенных
молочных консервов с сахаром поточным способом
Вариант 1 с использованием пленочного
вакуум-выпарного аппарата
Отличия процесса производства от традиционной технологии:
• сахар растворяют в молоке;
• операция приготовления сахарного сиропа отсутствует;
• поточное сгущение нормализованной молочно-сахарной
смеси проводят в пленочном вакуум-выпарном аппарате особой
конструкции (см. рис. 5.5).
138
Вакуум-выпарной аппарат дополнен финишером для принудительной циркуляции и досгущения до требуемой концентрации.
Р и с. 5.5. Схема вакуум-выпарного аппарата, применяемого
при выработке сгущенного молока с сахаром поточным методом
Работа вакуум-аппарата полностью автоматизирована.
Он оборудован приборами контроля и регулирования содержания сухих веществ в готовом продукте;
• готовый продукт охлаждают в потоке в пластинчатом теплообменнике. В основном кристаллизация лактозы сгущенного
молока с сахаром осуществляется в потоке.
Завершение кристаллизации и выдержка продукта перед фасованием происходит в емкости, оснащенной специальными мешалками для интенсивного перемешивания и получения однородной консистенции с мелкими кристаллами лактозы;
• повышенные требования к термоустойчивости молокасырья, контроль молока по алкогольной пробе обусловлены особенностью технологии – высокотемпературной тепловой обра139
боткой молочно-сахарной смеси и водосвязывающими свойствами сахара.
Схема производства приведена на рис. 5.6.
Вариант 2 с использованием циркуляционного
объемного вакуум-выпарного аппарата
Особенность процесса – смешивание молока с сахарным сиропом 65%-ной концентрации до процесса выпаривания вне вакуум-выпарного аппарата.
Процесс смешивания молока и сахарного сиропа оказывает
отрицательное воздействие на стабильность белка. Для снижения
этого воздействия рекомендовано понижение температуры сиропа перед смешиванием до 40ºС. Температура молока при смешивании должна быть не менее 20ºС, кислотность – не более 20º Т.
Молочно-сахарную смесь охлаждают до (10–12)ºС.
Сгущение проводится в вакуум-выпарном аппарате с автоматическим рефрактометром. После достижения требуемого состава продукта процесс идет в поточном режиме при одновременном
заборе молочно-сахарной смеси и выпуске готового продукта.
Далее сгущенное молоко гомогенизируют, охлаждают в потоке в пластинчатом охладителе с буферной емкостью и дозатором лактозы со скоростью не менее 10ºС/мин.
Во время выдержки в емкости в течение 4–6 ч происходит
доохлаждение продукта до 18–20ºС и продолжается процесс
кристаллизации лактозы.
140
Приемка и оценка
качества молокасырья
Центробежная очистка
молочно-сахарной смеси
Подогрев молока,
растворение в нем
сахара
Приемка свекловичного или тростникового
сахара-песка
Внесение сливок или
обезжиренного молока
Поточное сгущение в пленочном
вакуум-выпарном аппарате
Ссг не менее 73,5 %
Пастеризация при 72760С и охлаждение
молочно-сахарной
смеси
Нормализация молочно-сахарной смеси по
жиру, СОМО и сахару
Тепловая обработка в подогревателях пленочного вакуумвыпарного аппарата Т= 1250 С с
последующим охлаждением до
950С
Гомогенизация
Т=500С
Р= 2–2,5 МПА
Охлаждение в потоке в пластинчатом
охладителе до 20–24 0С с внесением
затравки вибродозатором
Приемка и подготовка
мелкокристаллического молочного сахара
Хранение продукта в емкости
в течение 4–6 ч при постоянном перемешивании для завершения кристаллизации
лактозы
Фасование, упаковка, маркировка, хранение
Р и с. 5.6. Схема производства сгущенного молока с сахаром
поточным методом с использованием пленочного
вакуум-выпарного аппарата
141
Производство сгущенного молока
с сахаром с использованием мембранных методов
Использование мембранных методов позволяет по-новому
решать вопросы выработки различных видов продуктов, сокращать расход основных и вспомогательных материалов, снижать
энергоемкость существующих технологий.
Согласно прогнозам роль мембранных процессов в молочной
промышленности будет постоянно возрастать. Ультрафильтрация
и обратный осмос являются наиболее реальными методами, позволяющими поднять молочную промышленность на новую, более высокую ступень.
В Вологодской государственной молочнохозяйственной академии имени Н.В. Верещагина А.В. Фоминым совместно с автором книги разработана технология сгущенного молока с сахаром
с использованием мембранных методов обработки.
5.2.2 Молоко сгущенное с сахаром обезжиренное
Продукт вырабатывается по схеме, приведенной на рис. 5.4.
Отличие – отсутствие процесса нормализации. Молочным сырьем для производства продукта является обезжиренное молоко.
5.2.3 Сгущенные сливки с сахаром
Продукт вырабатывается по схеме, приведенной на рис. 5.4.
Отличия технологии:
• молочное сырье - смесь молока и сливок;
• внесение затравки в процессе вакуумного охлаждения рекомендуется при более низкой температуре – (25–30)ºС, ввиду
более низкой концентрации лактозы в продукте и проведения
процесса кристаллизации при более низком уровне насыщения.
Контрольные вопросы и задания:
1. Характеристика сгущенного цельного молока с сахаром, сгущенного
обезжиренного молока с сахаром, сгущенных сливок с сахаром. Принцип и
способ консервирования при выработке продуктов.
2. Какие операции составляют схему производства сгущенного молока
с сахаром периодическим способом?
3. В чем отличие поточных способов производства сгущенного молока
с сахаром?
142
4. На чем основаны расчеты нормализации при производстве продукта?
5. Каковы цели и режимы тепловой обработки молока при выработке
сгущенного молока с сахаром?
6. С какой целью в продукт вносят сахарозу? Какие требования предъявляют к сахару при выработке молочных консервов с сахаром?
7. Как влияет на качество готового продукта режим тепловой обработки сахарного сиропа? Какова оптимальная концентрация сиропа?
8. Как изменяются состав и свойства сгущенного молока с сахаром в
процессе вакуумного охлаждения?
9. В чем заключается управление процессом кристаллизации лактозы
при охлаждении сгущенного молока с сахаром?
10.Что такое затравка? Какие требования предъявляются к ней?
5.3 Сгущенные молочные консервы с сахаром
и вкусовыми компонентами
Данные консервы относятся к молочным составным.
В качестве вкусовых компонентов наиболее часто применяют
кофе натуральный в смеси с цикорием, какао, цикорий.
Кофе – продукт, получаемый обжариванием и измельчением
семян (зерен) кофейного дерева. Кофе содержит кофеин, сахар,
минеральные, азотистые и другие вещества.
Кофеин оказывает возбуждающее действие на нервную и
сердечно-сосудистую систему, применяется как стимулирующее
средство.
Какао-порошок получают из семян (бобов) шоколадного дерева. Какао-бобы отличаются сложным химическим составом. В
них входят: жиры, белки, углеводы, алкалоиды, дубильные, красящие, ароматические вещества, органические кислоты, клетчатка, витамины, минеральные вещества, вода.
Самой значительной и ценной составной частью какао бобов
является жир – какао-масло. При его получении образуется какао
жмых. Охлажденный жмых предварительно измельчают в жмыходробилке. После грубого измельчения частицы жмыха превращают в высокодисперсный какао-порошок с размером частиц не
более 16 нм.
Какао-порошок содержит 18,5% белка, 22 – жира, 11,5% – углеводов, энергетическая ценность 100 г порошка 1300 кДж.
Цикорий – заменитель кофе, не содержащий кофеина, не имеет противопоказаний и полезен для людей, больных гипертонией,
143
неврастенией, бессонницей. Успокаивающее действие на нервную систему цикорий оказывает благодаря входящим в его состав витаминам группы В.
Цикорий, богатый калием, помогает выведению из крови
«плохого» холестерина, способствует расширению сосудов, нормализации ритма сердечных сокращений.
В сухом веществе корня цикория содержится 60% инулина –
полисахарида, широко применяемого в питании диабетиков в качестве заменителя крахмала и сахара.
Инулин является бифидостимулятором, он способствует развитию полезной кишечной микрофлоры, укрепляющей общий
иммунитет организма человека.
•
•
•
•
•
•
Виды продуктов:
кофе натуральный со сгущенным молоком и сахаром;
какао со сгущенным молоком и сахаром;
кофе натуральный со сгущенными сливками и сахаром;
какао со сгущенными сливками и сахаром;
цикорий со сгущенным молоком и сахаром;
напиток кофейный со сгущенным молоком и сахаром.
Характеристика продуктов:
кофе со сгущенным молоком и сахаром
и какао со сгущенным молоком и сахаром
Принцип консервирования – осмоанабиоз.
Способ консервирования – понижение активности воды частичным удалением воды из молока и внесением сахара, связывающего воду.
Органолептические показатели кофе натурального со сгущенным молоком и сахаром:
вкус и запах – хорошо выраженный вкус и аромат натурального
кофе с молоком и сахаром, без посторонних привкусов и запахов;
консистенция – однородная, вязкая;
цвет – темно-коричневый, равномерный по всей массе.
Органолептические показатели какао со сгущенным молоком
и сахаром:
вкус и запах – выраженный вкус и аромат натурального какао
с молоком и сахаром, без посторонних привкусов и запахов;
144
консистенция – однородная, вязкая, допускается наличие органолептически ощутимых твердых частиц, свойственных какаопорошку;
цвет – от светло-коричневого до коричневого, равномерный
по всей массе.
Таблица 5.5 – Физико-химические и микробиологические показатели
продуктов
Наименование показателя
Кофе со сгущ.
Какао со
молоком и
сгущ. молосахаром
ком и сахаром
Массовая доля влаги, %, не более
29,0
27,5
Массовая доля сахарозы, %, не менее
Массовая доля сухих веществ молока
и вкусового компонента ,%, не менее
в том числе жира, %, не менее
44,0
27
43,5
28,5
7,0
7,5
–
2–15
Вязкость, Па·с
КМАФАМ, КОЕ/г, не более
Масса продукта, г, в которой не допускаются:
БГКП (колиформы),
патогенные, в т.ч. сальмонеллы
стафилококки S.aureus
3,5⋅104
1
25
1
Примечание. Перечень и уровень физико-химических показателей безопасности
совпадает с требованиями к сгущенному стерилизованному молоку (см. табл. 5.1).
При выработке всех составных молочных консервов базовой
является технология сгущенного молока с сахаром.
Отличия:
• подготовка и внесение вкусового компонента;
• внесение затравки в процессе вакуумного охлаждения при
более низкой температуре – 25–30ºС из-за более низкой концентрации лактозы в продукте в сравнении со сгущенным молоком с
сахаром.
145
5.3.1 Кофе натуральный
со сгущенным молоком и сахаром
При выработке продукта кофе вводится в смесь в виде кофейного экстракта, который подается в вакуум-выпарной аппарат в конце сгущения после забора молочной смеси и сахарного
сиропа.
Кофейный экстракт готовят из кофе-цикорной смеси, в которой отношение кофе и цикория составляет 80:20.
Массу кофе-цикорной смеси, Мкцсм, рассчитывают по
формуле:
Мкцсм =
Мcм × Жсм × Кофепр 100
×
× (1 − 0,01 × Пж ) ,
100 × Жпр
Ак
где Кофепр – массовая доля экстрактивных веществ кофе-цикорной смеси продукта.
В продукте планового состава
Кофе пр = 5,6%;
Ак – показатель использования сухих экстрактивных веществ кофе-цикорной смеси, %. При применении центрифуги для
отделения шрота он составляет 36%, при отделении шрота методом отстаивания – 32%;
Пж – нормируемые потери жира.
Для приготовления кофейного экстракта используют котлы с
паровой рубашкой, котлы-экстракторы и аппараты с гейзерным
устройством (см. рис. 5.7).
Отделение шрота при любом способе приготовления экстракта эффективно проводить с помощью специальной фильтрующей
центрифуги, при этом повышается использование сухих экстрактивных веществ кофе-цикорной смеси.
Массовая доля сухих веществ в экстракте, полученном методом отстаивания – (4–5)%, а при использовании центрифуги –
(10–11)%.
Концентрация сухих веществ в экстракте повышается до
23% при использовании специальных экстракторов и поточном
способе производства.
146
Кофе-цикорная
смесь – одна часть
Питьевая вода четыре части
Приготовление экстракта в котлеэкстракторе
Приготовление
экстракта в котле
с паровой рубашкой
Приготовление экстракта в аппарате с
гейзерным устройством
Нагрев смеси до кипения при постоянном перемешивании,
выдержка при кипении 4–5 мин
Нагрев смеси до
кипения, выдержка
при кипении 4–5
мин
Кофе-цикорную смесь
помещают на дренажную решетку, горячей
водой заполняют нижнюю часть аппарата
Выдержка 30 мин для
экстрагирования и
оседания шрота
Перекачивание в
фильтр-отстойник
Центрифугирование,
подача в резервуар и
на варку
Выдержка 30 мин
для экстрагирования и оседания
шрота
Экстрагирование за
счет циркуляции горячей воды через слой
кофейной массы в течение 25–30 мин
Центрифугирование
для отделения
шрота
Центрифугирование для
отделения шрота
Резервирование экстракта и подача на
варку
Резервирование экстракта и подача на
варку
Р и с. 5.7. Схема приготовления кофейного экстракта
На рис. 5.8 показаны отдельные элементы варки в циркуляционном объемном вакуум-выпарном аппарате при выработке
кофе со сгущенным молоком и сахаром.
147
1
2
3
4
5
Р и с. 5.8. Этапы варки кофе со сгущенным молоком и сахаром
в циркуляционном объемном вакуум-выпарном аппарате:
забор в вакуум-выпарной аппарат:
1 – нормализованной молочной смеси,
2 – сахарного сиропа, 3 – кофейного экстракта;
4 – досгущение до требуемой концентрации;
5 – подача продукта на охлаждение в вакуум-охладитель
5.3.2 Какао со сгущенным молоком и сахаром
При выработке продукта какао в виде какао-сахарного сиропа вносят в вакуум-охладитель, чтобы максимально сохранить аромат какао и не допустить резкого увеличения вязкости
продукта.
Какао со сгущенным молоком и сахаром склонно к загустеванию, поэтому в технологическую схему не включают гомогенизацию, для снижения вязкости технологическая инструкция рекомендует вносить в какао-сахарный сироп соли стабилизаторы.
Массу какао-порошка на варку рассчитывают по формуле
Мкакао =
Мcм × Жсм × Какаопр
100
×
(1 − 0,01 × Пж ) ,
100 × Жпр
100 − Влкакао ×
где Какао пр – массовая доля какао в продукте. В продукте планового состава Какао пр = 7,1%;
Вл какао – массовая доля влаги какао-порошка;
Пж – нормируемые потери жира.
Схема производства какао со сгущенным молоком и сахаром
приведена на рис. 5.9.
148
Какао-порошок
на варку
Сахар-песок на
варку
1/3
2/3
Приготовление
какао-сахарного
сиропа
Приготовление
сахарного сиропа
С сиропа=65%
Нормализованная молочная смесь на варку
Пастеризация
Т=(95±2)0С
Сгущение в циркуляционном объемном вакуумвыпарном аппарате
С сг=70%
Питьевая вода
Охлаждение в вакуум-охладителе какаосахарного сиропа до температуры сгущенного
молока, подача сгущенного молока, охлаждение
до 25–300С, внесение затравки 0,02%,
охлаждение до 200С
Хранение
Упаковка,
маркировка
Фасование в потребительскую тару
Р и с. 5.9. Схема производства какао со сгущенным молоком и сахаром
5.3.3 Молоко сгущенное с сахаром и цикорием
Характеристика продукта
Вкус и запах – сладкий, с выраженным горьковатым привкусом и ароматом цикория, без посторонних привкусов и запахов;
консистенция – однородная, вязкая;
цвет – коричневый, равномерный по всей массе.
Массовая доля влаги продукта – не более 29%, сахарозы – не
менее 44, жира – не менее 7, сухого молочного остатка и экстрактивных веществ цикория – не менее 27%.
149
Цикориево-сахарный сироп (Ссир = 60–65%) готовят двумя
способами: или из всей смеси сахара и цикория, или из половины
сахара на варку. Сироп очищают и вводят в вакуум-выпарной аппарат после забора молочной смеси или после забора сахарного
сиропа. При разработке новых продуктов с добавками базовая
технологическая схема не меняется, а решаются вопросы подготовки и внесения вкусовых компонентов.
5.4 Сгущенные молокосодержащие
консервы с сахаром
Тенденция увеличения производства молокосодержащих
продуктов в последние годы характерна как для зарубежных
стран, так и для России. В состав таких продуктов наряду с молочным жиром входят заменители молочного жира – растительные масла и продукты их модификаций.
Большой интерес к производству продуктов со сложным жировым составом обусловлен:
− формированием новых взглядов на рациональное питание;
− развитием современных технологий;
− необходимостью выпуска новых видов продуктов;
− ростом конкуренции со стороны импортной продукции.
Выпуск на ведущих молочноконсервных предприятиях около
2 муб молокосодержащих консервов в год доказал возможность
получения продукции, соответствующей по качеству уровню
традиционных молочных консервов.
Виды продуктов:
• консервы молокосодержащие сгущенные с сахаром;
• консервы молокосодержащие сгущенные с сахаром вареные;
• консервы молокосодержащие сгущенные с сахаром и пищевкусовыми компонентами.
Характеристика продуктов
Принцип консервирования - осмоанабиоз.
Способ консервирования – понижение активности воды частичным удалением воды из молока и внесением сахара, связывающего воду.
150
Органолептические показатели: вкус и запах чистый, сладкий, с привкусом, свойственным пастеризованному молоку, без
посторонних привкусов и запахов.
Допускается незначительный привкус сахарного сиропа.
Допускается легкий кормовой привкус,
Для вареных сгущенных молокосодержащих консервов с сахаром – карамельный привкус.
При использовании пищевкусовых компонентов или ароматизаторов – с вкусом и запахом, свойственным внесенным пищевкусовым компонентам или ароматизаторам.
Консистенция однородная, вязкая по всей массе, без наличия
ощущаемых органолептически кристаллов молочного сахара.
Допускается мучнистая консистенция и незначительный осадок
на дне тары при хранении. При наличии пищевкусовых компонентов – с наличием или без наличия частиц внесенных компонентов.
Цвет – белый, белый со светло-кремовым оттенком, равномерный по всей массе. Для вареных сгущенных молокосодержащих консервов с сахаром – от светло-коричневого до коричневого. При использовании пищевкусовых компонентов, ароматизаторов, красителей – обусловлен цветом внесенных компонентов.
По физико-химическим показателям продукты должны соответствовать нормам, указанным в табл. 5.6.
Таблица 5.6 – Физико-химические показатели продуктов
Наименование показателя
Массовая доля влаги, %, не более
Массовая доля жира, %
Норма*
30
2–20
Массовая доля молочного жира в жировой фазе, %, не менее
50
Массовая доля сухого молочного остатка, %, не менее
Массовая доля белка в сухом обезжиренном молочном остатке, %,
не менее
Массовая доля сахарозы, %
Группа чистоты (для сгущенных молокосодержащих консервов с
сахаром), не ниже
Кислотность, 0Т, не более
14
34
37–47
1
40–60
Перечень и уровень физико-химических показателей безопасности совпадает с требованиями к сгущенному стерилизованному молоку (см.табл. 5.1)
* Устанавливается в документе на продукты конкретного наименования.
151
Примечания:
1. Масса вносимого натурального растворимого кофе или натурального жареного
молотого кофе с добавлением цикория должна гарантировать массовую долю
экстрактивных веществ в продуктах не менее 5,0%.
2. Масса какао-порошка с массовой долей влаги от 6,0% до 7,5% включительно
должна составлять от 74,5 до 75,7 г включительно на 1 кг продуктов.
3. Масса вносимого цикория должна гарантировать массовую долю экстрактивных
веществ в продуктах не менее 5,0%.
Срок годности сгущенных молокосодержащих консервов не
отличается от аналогичных молочных консервов.
Требования к сырью
При изготовлении продуктов используют:
• молоко-сырье, сливки, молоко обезжиренное, пахту, концентрированное или сгущенное молоко, сухое молоко, сухие
сливки, сухую пахту, масло сладко-сливочное несоленое, жир
молочный, сливки пластические, пасту масляную сладко-сливочную несоленую;
• заменитель молочного жира;
• сахар-песок;
• сахар молочный пищевой мелкокристаллический;
• глюкозу, патоку крахмальную, сироп глюкозогалактозный, используемые при изготовлении вареных молокосодержащих консервов;
• какао-порошок, кофе натуральный растворимый, кофе натуральный жареный, цикорий, ванилин;
• антиокислители (кислоту аскорбиновую, дигидрокверцетин и другие);
• стабилизаторы (натрий лимоннокислый, калий фосфорнокислый двузамещенный, добавки полифосфатные пищевые и др.);
• регуляторы кислотности (натрий углекислый кислый и натрий двууглекислый);
• ароматизаторы и красители пищевые;
• консерванты (кислота сорбиновая, сорбат натрия, сорбат
калия);
• фермент бета-галактозидазу;
• воду питьевую.
Не допускается использование белка немолочного происхождения.
152
5.4.1 Консервы молокосодержащие
сгущенные с сахаром
При выработке молокосодержащих сгущенных консервов с
сахаром базовой является технология сгущенного молока с
сахаром.
Отличие заключается в ингредиентах, приготовлении нормализованной смеси, режимах гомогенизации (см. рис. 5.10).
Для получения продукта, массовая доля молочного жира в
жировой фазе которого не менее 50%, нормализованная смесь
может включать: молоко, обезжиренное молоко, сливки, заменитель молочного жира или восстановленное сухое обезжиренное
молоко, молочный жир, заменитель молочного жира.
Для восстановления сухого обезжиренного молока его, при
постоянном перемешивании, растворяют в питьевой воде, подогретой до температуры 40–45ºС.
Восстановленное молоко фильтруют, охлаждают до 5–8ºС,
выдерживают при этой температуре 2–3 ч для набухания
белков, устранения «водяного» привкуса и улучшения консистенции.
Процесс восстановления сухого молока может быть ускорен
при проведении его в специальных устройствах, например в роторно-пульсационном диспергаторе, обеспечивающем диспергирование и эмульгирование элементов смеси.
Восстановленное молоко не требует длительного набухания,
что сокращает технологический процесс.
Заменитель молочного жира и молочный жир расплавляют
при 60–65ºС и смешивают с молочными компонентами.
Давление гомогенизации при выработке молокосодержащих
консервов несколько выше, чем при выработке молочных консервов (см. подраздел 4.4 Гомогенизация).
Дальнейшие технологические операции показаны на
рис. 5.10.
153
Приемка и
оценка
качества молока, обезжиренного молока,
сливок, или
восстановление
СОМ
Приготовление смеси
Подогрев смеси
Т=(60–65) ºC,
Приготовление сахарного сиропа
С сиропа =60–65%,
Т=1040С без
выдержки
Очистка сиропа
Приемка и подготовка
затравки (мелкокристаллического молочного сахара)
Приемка, оценка
качества, расплавление молочного
жира или его заменителя
Гомогенизация
Р= 10–15 МПА
Пастеризация смеси
Т=(95 ± 2)0 С
Сгущение в циркуляционном объемном вакуум-выпарном аппарате
Т=52–63 0С , Ссг = 69–71 %
Охлаждение в вакуум-охладителе до 18200 С, С пр не менее 73,5%. Разрежение
не ниже 700 мм рт. ст в начале и 730–750
мм рт.ст в конце охлаждения. Внесение
0,02% затравки при Т=30–35 0С
Фасование, упаковка, маркировка,
хранение продукта
Р и с. 5.10. Схема производства консервов молокосодержащих
сгущенных с сахаром методом выпаривания
Сгущенные консервы с заменителем молочного жира имеют
более низкие значения вязкости в сравнении с молочными консервами.
Разница составляет от 10 до 20%, при этом с увеличением
давления гомогенизации различия уменьшаются.
154
5.4.2 Консервы молокосодержащие
сгущенные с сахаром вареные
Производство вареного сгущенного молока с сахаром – это
интенсивно развивающийся сектор молочноконсервной отрасли,
сформировавшийся в последние 20 лет.
Продукт предназначен как для непосредственного употребления в пищу, так и для переработки – в кондитерской промышленности, при производстве мороженого, молочных десертов,
глазированных сырков.
Технология молокосодержащих сгущенных консервов с сахаром вареных отличается от технология молокосодержащих сгущенных консервов с сахаром проведением тепловой обработки
сгущенной смеси, придающей продукту характерные для него
вкус, цвет, консистенцию.
Технология производства этого продукта имеет свои особенности и проблемы:
1) нерегулируемый процесс кристаллизации лактозы, образование в продукте кристаллов с линейным размером более 15 мкм,
что негативно отражается на структуре и органолептических показателях продукта.
В традиционной технологии сгущенного молока с сахаром
образование и рост кристаллов в процессе охлаждения регулируется внесением в момент массовой кристаллизации (31–37ºС) затравки – мелкокристаллической лактозы.
Однако вареное сгущенное молоко при такой температуре
обладает высокой вязкостью, что осложняет процесс равномерного распределения затравки в массе продукта и регулирование
массо- и теплообменных процессов.
Неконтролируемая кристаллизация приводит к формированию мучнистой, песчанистой консистенции, а в некоторых случаях к образованию видимых кристаллов лактозы, что снижает
потребительскую ценность продукта;
2) длительность процесса тепловой обработки сгущенного
молока. Для получения характерного вкуса и цвета вареного сгущенного молока при температуре 100ºС требуется около 5 ч, так
как реакция Майяра даже при высоких температурах протекает
относительно медленно.
155
Кардинальным решением названных проблем является проведение гидролиза лактозы. Скорость реакции Майяра зависит от
количества редуцирующих сахаров, то есть от глубины гидролиза
лактозы, при котором образуются моносахара, активно вступающие в реакцию меланоидинообразования. Гидролиз лактозы позволяет ускорить реакцию Майяра в несколько раз. Образующиеся при гидролизе два моносахара – глюкоза и галактоза, имеют
значительно более высокую растворимость, тем самым решается
проблема нерегулируемой кристаллизации.
В разработках ВНИМИ, касающихся технологии выработки
вареного сгущенного продукта с сахаром, сделан вывод: ферментативный гидролиз лактозы позволяет избавиться от необходимости проведения ее кристаллизации, в 3-4 раза ускоряет
процесс варки сгущенного молока с сахаром, усиливает консервирующий эффект в результате понижения активности воды в
продукте.
Для ускорения реакции гидролиза в качестве катализатора
используют фермент лактазу – препарат Ha-Lactase с концентрацией фермента 2–100 нейтральных единиц лактазы в 1 г. Этот
препарат ß-галактозидазы, производимый путем ферментации
штамма дрожжей Kluyeromyces fragilis, представляет собой бесвкусную жидкость светло-коричневого цвета.
Для каждого биокатализатора важно найти оптимальные условия, при которых при минимальной концентрации фермента
можно получить максимальный гидролизующий эффект.
Степень гидролиза лактозы повышается к увеличением дозы
ß-галактозидазы, участвующей в реакции. Увеличение продолжительности процесса повышает степень гидролиза, поэтому увеличение времени гидролиза позволяет снизить количество вносимого фермента.
Оптимальный диапазон активной кислотности рН = 6–7. Активность гидролиза увеличивается с ростом температуры от 0 до
45ºС, однако необходимо учитывать, что Ha-Lactase, имея белковую природу, инактивируется при температуре 50ºС.
Процесс гидролиза можно интенсифицировать путем принудительного массообмена – перемешивания.
Гидролиз лактозы может быть проведен на разных этапах
технологического процесса (см. рис. 5.11).
156
Вариант 1
-Охлаждение нормализованной смеси до Т=
(4±2)0С;
-внесение ß- галактозидазы из расчета
200-360 г на 1т готового продукта;
-гидролиз лактозы в
течение 10-15 ч с периодическим перемешиванием и коррекцией
(при необходимости)
рН, используя
гидроксид калия.
Ионы калия интенсифицируют активность Ha-Lactasе;
-тепловая обработка
для инактивации фермента.
Вариант 2
-Подогрев нормализованной смеси до Т=
450С;
- внесение
ß- галактозидазы из расчета
200–360 г на 1т готового продукта;
- гидролиз лактозы в
течение 2.5–4 ч с периодическим перемешиванием и коррекцией
(при необходимости)
рН, используя
гидроксид калия.
Ионы калия интенсифицируют активность Ha-Lactasе;
-тепловая обработка
для инактивации фермента.
Вариант 3
- Охлаждение сгущенного продукта с сахаром до Т=(35±5)0С;
-внесение ß- галактозидазы;
- выдержка 3ч;
-тепловая обработка
для инактивации фермента.
Р и с. 5.11. Варианты проведения гидролиза лактозы при выработке
сгущенных молокосодержащих продуктов с сахаром вареных
В целом схема производства сгущенных молокосодержащих
продуктов с сахаром вареных включает:
• приготовление нормализованной смеси (из молока-сырья
или обезжиренного молока-сырья, или восстановленного сухого
молока, заменителя молочного жира);
• проведение гидролиза лактозы;
• внесение в смесь солей-стабилизаторов и регуляторов кислотности для предупреждения коагуляции белков и изменений
консистенции при длительной термообработке сгущенного продукта при температуре, близкой к 100ºС;
• пастеризацию ферментированной нормализованной смеси
при температуре (95 ± 2)0 С;
• сгущение смеси с внесением сахарного сиропа до достижения требуемой концентрации сухих веществ;
• термообработку при температуре (95±5)0С в течение
60–120 мин до получения требуемой окраски;
157
•
•
•
•
•
охлаждение до температуры (70±5)0С;
гомогенизация при Р=15–18 МПа;
фасование горячего продукта;
охлаждение расфасованного продукта;
упаковку, маркировку, хранение продукта.
5.4.3 Консервы молокосодержащие сгущенные
с сахаром и пищевкусовыми компонентами
Виды пищевкусовых компонентов – какао-порошок, кофе натуральный растворимый, кофе натуральный жареный, цикорий,
ванилин.
Технология производства продуктов отличается от технологии молокосодержащих продуктов, представленной на рис. 5.10,
подготовкой и внесением пищевкусовых компонентов.
Эти операции подробно изложены в разделе 5.3 Сгущенные
молочные консервы с сахаром и вкусовыми компонентами.
Контрольные вопросы и задания:
1. В чем заключается отличие молокосодержащих сгущенных продуктов от молочных сгущенных продуктов?
2. Виды сгущенных молокосодержащих продуктов и их характеристика.
3. Виды сырья для производства сгущенных молокосодержащих продуктов и требования, предъявляемые к сырью.
4. Варианты аппаратурного оформления процесса производства сгущенных молокосодержащих продуктов.
5. Цель и режимы гидролиза лактозы при выработке сгущенного молокосодержащего продукта с сахаром вареного.
5.5 Рекомбинированные и восстановленные
сгущенные продукты
Современные технологии позволяют неспециализированным на выпуск молочных консервов предприятиям вырабатывать сгущенные продукты, исключая процесс сгущения, что
значительно упрощает схему производства и сокращает затраты.
Данные технологии предусматривают использование в качестве сырья сухого цельного или обезжиренного молока, сухой
158
сыворотки, молочного жира, заменителей молочного жира,
сахара.
Внедрению новых технологий способствует наличие качественного оборудования различных типоразмеров, занимающего
небольшие производственные площади и отличающегося меньшими, чем при традиционной технологии, энергозатратами.
Наибольшее распространение получили рекомбинированные
сгущенные продукты с сахаром и восстановленные сгущенные
стерилизованные продукты.
5.5.1 Рекомбинированные сгущенные
продукты переработки молока с сахаром
К рекомбинированным сгущенным продуктам с сахаром относят такие, которые получают на основе восстановления сухих
молочных продуктов, эмульгирования в них молочного или немолочного жира и внесения сахара-песка.
Разные виды сухого обезжиренного молока – эффективный
материал для создания стабильной жировой эмульсии, хотя
применяют и цельное молоко, и сухие сливки.
Количество молочных ингредиентов постоянно увеличивается. Это – сухая сыворотка, концентраты сывороточных белков,
казеинаты, сухое молоко с высоким содержанием белков и специальные смеси.
При соблюдении производителями технологии и использовании сырья высокого качества, вырабатываемые рекомбинированные сгущенные продукты с сахаром по органолептическим,
физико-химическим свойствам, микробиологическим показателям, сроку годности соответствуют уровню аналогичных традиционных продуктов.
Пример рецептуры рекомбинированного сгущенного молока
с сахаром дан в табл. 5.7.
159
Таблица 5.7 – Рецептура на выработку 1000 кг рекомбинированого
сгущенного молока с сахаром в кг без учета потерь
Компоненты смеси
Масса
СОМ
230
Молочный жир
81,5
Сахар-песок
435,2
Молочный сахар мелкокристаллический
Вода питьевая
0,2
253,1
Технология рекомбинирования позволяет разнообразить ассортимент и вырабатывать продукты с различной массовой долей жира и используемыми компонентами – фруктами, ягодами,
орехами, кофе, какао; изменять вязкость; получать продукт с
необходимым для конкретного потребителя комплексом свойств
и себестоимостью.
Требования к сухому обезжиренному молоку для выработки
рекомбинированных и восстановленных продуктов изложены в
подразделе 6.4.
Важным этапом в технологиях рекомбинированных и восстановленных продуктов является процесс восстановления сухого
молока.
Эффективность восстановления определяется, в частности,
составом и свойствами воды – значением общей жесткости, остаточным содержанием хлора, железа, наличием механических
примесей.
Водоподготовительные станции, состоящие из ряда фильтрующих устройств, позволяют добиться существенных результатов.
Продукция, выработанная с использованием дополнительно
очищенной воды, отличается лучшими органолептическими показателями.
Схема производства рекомбинированного сгущенного продукта с сахаром дана на рис. 5.12.
160
Сухое обезжиренное
молоко
Питьевая вода
Восстановление сухого молока
Т=35–400С
Плавление жира
Подогрев смеси до 60–650С,
внесение жира
Молочный жир или заменитель молочного жира
Эмульгирование смеси
Сахар-песок
Подогрев смеси до 70–800С,
внесение и растворение сахара
Пастеризация при
85–950С
Охлаждение до 33–370С и внесение затравки
Упаковка, маркировка,
хранение продукта
Охлаждение до 200С и
фасование
Р и с. 5.12. Схема производства рекомбинированного
сгущенного продукта с сахаром
Разработано оборудование, позволяющее проводить все
операции технологического процесса – от восстановления сухого молока до охлаждения готового продукта – в одной установке, например, гидродинамические установки роторного типа серии ГД, МГ-ГУРТ, МГ-УГМ, установка А1-ВМС и другие.
161
Установки представляют собой смесительную камеру,
включающую в себя мешалки – неподвижную и вращающуюся
комбинированную скребковую; диспергирующий агрегат; рециркуляционный канал; систему вакууммирования; системы нагрева, охлаждения и выгрузки продукта.
Р и с. 5.13. Схема процесса получения продукта
на установках МГ-ГУРТ:
1 – плавление жира, 2 – введение компонентов через воронки, нормализация, пастеризация, охлаждение, кристаллизация лактозы, 3 – фасование
и хранение продукта
Установки серии ГД являются законченными модулями для
получения готового продукта.
В их состав входят:
• дополнительные емкости для загрузки сухих и жидких
компонентов;
• модуль подготовки теплоносителя с автоматическим регулированием давления и температуры;
• модуль подготовки хладагента;
• моющие головки и все необходимое для подключения к
станции CIP -мойки.
Возможно автоматическое изменение числа оборотов мешалки и диспергатора при выполнении различных операций.
Установка А1-ВМС, показанная на рис. 5.14, включает в себя
следующие элементы:
162
Р и с. 5.14. Внешний вид установки А1-ВМС
• встроенный в днище емкости 2-ступенчатый диспергатор;
• смеситель для сухих и жидких компонентов;
• плавитель жира с решеткой для плавления и паровой рубашкой по днищу емкости;
• водокольцевой вакуумный насос;
• станину со смотровой площадкой.
5.5.2 Восстановленные сгущенные
стерилизованные продукты
Восстановленные продукты, вырабатывают из сухого молока
или продуктов переработки молока и воды. Важно, чтобы восстановленный концентрат мог выдержать процесс стерилизации без
избыточного загустевания или коагуляции.
Схема производства восстановленного сгущенного стерилизованного молока включает:
• смешивание сухого обезжиренного молока с водой (по рецептуре);
• внесение расплавленного молочного жира или заменителя
молочного жира;
• эмульгирование смеси;
163
•
•
•
•
•
•
•
пастеризацию смеси;
стабилизацию солевого состава:
фасование;
стерилизацию;
охлаждение;
проверку промышленной стерильности;
упаковку, маркировку, хранение продукта.
Контрольные вопросы и задания:
1. Какова характеристика рекомбинированных и восстановленных продуктов в соответствии с требованиями технического регламента на молоко
и молочную продукцию?
2. В чем отличие молочных и молокосодержащих рекомбинированных
продуктов переработки молока?
3. Какие технологические операции входят в схему производства рекомбинированного сгущенного молока с сахаром?
4. Какие преимущества имеет схема производства сгущенных рекомбинированных продуктов в сравнении с традиционной технологией?
5. Какие требования предъявляются к ингредиентам для выработки рекомбинированных сгущенных продуктов с сахаром и восстановленных
сгущенных стерилизованных продуктов – сухому обезжиренному молоку,
молочному жиру и растительным жирам?
6. С какой целью в рецептуру продукта могут быть включены лецитин
и соли-стабилизаторы?
5.6 Сгущенные концентраты сыворотки
Молочная сыворотка – единственный вид молочного сырья,
проблема рационального использования которого пока полностью не решена во всем мире.
Однако в последнее время в связи с дефицитом молочного
сырья многие переработчики все больше внимания обращают на
сыворотку как на перспективный и дешевый источник целого ряда высококачественных пищевых компонентов.
На одной из международных молочных конференций замечено: «Молочная сыворотка – это жидкое золото».
Публикации по минорным азотсодержащим соединениям молочной сыворотки – лактоферрину, гликомакропептидам, лактопероксидазе, цитокинам (факторам роста), фолатам (связанным
164
белкам), иммуноглобулинам, ангиогенину, не только подтверждают уникальность, но и говорят о ее значимости как неиссякаемого источника необходимых человеку веществ.
Сгущение и сушка сыворотки – способы получения всех компонентов сыворотки в комплексе.
Получаемые продукты используют при выработке некоторых
молочных продуктов – плавленых сыров, мороженого; в хлебопекарной, кондитерской промышленности; при производстве безалкогольных напитков, в кормовой промышленности – при выработке ЗЦМ и регенерированного молока; в технических полуфабрикатах (полив и защита растений, биотопливо, биочипы).
Виды сгущенных концентратов сыворотки:
• сыворотка молочная концентрированная;
• сыворотка молочная сгущенная;
• сыворотка гидролизованная сгущенная;
• сыворотка гидролизованная сгущенная деминерализованная;
• сыворотка гидролизованная сгущенная нейтрализованная;
• сыворотка сгущенная деминерализованная;
• сыворотка сгущенная сброженная;
• сыворотка сгущенная с сахаром;
• сыворотка сгущенная стабилизированная
и другие виды.
Остановимся более подробно на первых трех видах продуктов.
5.6.1 Сыворотка молочная концентрированная
и сыворотка молочная сгущенная
Характеристика продуктов
Принцип консервирования – анабиоз.
Способ консервирования – понижение активности воды.
Органолептические показатели:
вкус и запах чистый, сладковато-солоноватый для подсырной
сгущенной сыворотки, кисло-сывороточный – для творожной
сгущенной сыворотки.
165
Консистенция, в зависимости от нормируемой массовой доли
сухих веществ – жидкая или густая, или с выпадением в осадок
кристаллов молочного сахара.
Цвет светло-желтый с зеленоватым оттенком, в массе однородный.
Таблица 5.8 – Физико-химические и микробиологические показатели
концентратов сыворотки
Наименование
показателя
Массовая доля СМО, %
Сыворотка
молочная
сгущенная
Сыворотка молочная
концентрированная
40
60
13
20
30
22–24
30
7–9
10–13
21–21
3,5–4,2
5,5–6,6
130*
550**
250
700
45
150
60
260
100
380
1130
1160
10521055
11031107
1110 1117
в том числе:
лактоза, %, не менее
общий белок, %, не
менее
К, 0Т, не более
Плотность, кг/м3 , не
менее
1,2–1,46 1,8–2,15 2,65-3,15
КМАФАМ, КОЕ/г
Не более 500 тыс.
БГКП, отсутствуют
В 1 г продукта
Патогенные микроорганизмы, в том числе
сальмонеллы, отсутствуют
В 25 г продукта
* В первой строке показатели подсырной сыворотки.
** Во второй строке показатели творожной сыворотки.
Гарантийный срок хранения устанавливает изготовитель в зависимости от массовой доли сухих веществ и от условий хранения.
Схема производства сгущенной и концентрированной молочной сыворотки приведена на рис. 5.15.
166
Особенности технологии
• Продукты вырабатывают из свежей творожной и несоленой подсырной сыворотки, соответствующей требованиям национального стандарта, приведенным в подразделе 4.1.5 Сыворотка.
• Длительное резервирование сыворотки, полученной при
производстве сыра и творога и имеющей температуру около 30ºС,
нежелательно, поэтому сразу после получения сыворотку следует очищать от казеиновой пыли и жира.
• В случае необходимости хранения сыворотки до обработки, ее охлаждают до температуры 4–8ºС.
• Тепловая обработка сыворотки проводится в подогревателях вакуум-выпарного аппарата.
Низкое содержание в творожной сыворотке казеина позволяет проводить тепловую обработку и концентрирование сырья с
высокой титруемой кислотностью без видимых признаков тепловой коагуляции белков.
• Сыворотку сгущают в пленочном или циркуляционном
объемном вакуум-выпарном аппарате до требуемой массовой доли сухих веществ, определяемой по плотности или рефрактометрически.
Особенность
сгущения
сыворотки – пенообразование,
которое:
− снижает эффективность процесса сгущения;
− приводит к дополнительному расходу энергии;
− увеличивает потери молочного сырья;
− вызывает загрязнение сточных вод.
Способность растворов образовывать пену обусловлена наличием в их составе поверхностно-активных веществ.
В нежирном сырье – это белки с неполярными омофильными
группами, расположенными ассиметрично по отношению к полярным гидрофильным группам.
Эта асимметрия приводит к выраженной поверхностной активности белков.
167
Приемка и оценка
качества сыворотки
Казеиновая пыль
Очистка сыворотки
от казеиновой пыли
и жира
Подсырные сливки
Раскисление сыворотки двууглекислым
натрием при кислотности сыворотки
подсырной более 20 0Т, творожной более 60 0Т
Охлаждение сыворотки
до Т = 4–80 С
Резервирование
сыворотки
Пастеризация Т = (70±2)0С с
выдержкой 15 с
Сгущение до СМО = 13, 20, 30, 40, 60%
в зависимости от вида продукта
Охлаждение продуктов с массовой
долей сухих веществ 13, 20, 30,
40% до (8±2)0С
Фасование продукта с массовой долей сухих веществ 60%
Фасование в транспортную тару,
упаковка, маркировка, хранение
Р и с. 5.15. Схема производства сгущенной
и концентрированной молочной сыворотки
168
Способность растворов образовывать пену обусловлена наличием в их составе поверхностно-активных веществ. В нежирном сырье – это белки с неполярными омофильными группами,
расположенными ассиметрично по отношению к полярным гидрофильным группам. Эта асимметрия приводит к выраженной
поверхностной активности белков.
Поверхностно-активные свойства зависят от молекулярной
массы. Пенообразующая способность возрастает с уменьшением
молекулярной массы и в большей мере выражена у сывороточных белков.
Частичная денатурация термолабильных сывороточных белков также увеличивает пенообразование. При температуре
60–70ºС отмечается максимальное вспенивание.
• Все виды концентратов, кроме сыворотки молочной сгущенной до массовой доли сухих веществ 60%, после сгущения
охлаждают в любых теплообменных аппаратах. Сыворотку, сгущенную до массовой доли сухих веществ 60%, фасуют сразу после сгущения, так как в процессе охлаждения она утрачивает текучесть.
• Продукты фасуют в транспортную тару.
В сгущенной сыворотке при охлаждении происходит пересыщение раствора лактозы, что приводит к ее кристаллизации,
осаждению кристаллов в осадок и расслоению продукта. Направленное структурообразование в концентратах молочной сыворотки включает термообработку, охлаждение и выдерживание продукта.
Термообработка после сгущения интенсифицирует процесс
денатурации сывороточных белков. Белковая коагуляционная
сетка препятствует диффузии молекул лактозы, что ограничивает
рост кристаллов лактозы.
Выдержка охлажденного продукта необходима для структурирования белков и лактозы.
Полученный концентрат легко впитывает влагу и легко ее отдает.
Концентрат обладает хорошими эмульгирующими и желирующими свойствами.
169
5.6.3 Сыворотка гидролизованная сгущенная
Гидролизованная сгущенная сыворотка используется в хлебопечении, производстве кондитерских и безалкогольных напитков. Состав продукта приведен в табл. 5.9.
Схема производства продукта показана на рис. 5.16.
Таблица 5.9 – Состав сыворотки сгущенной гидролизованной
Наименование показателя
Массовая доля, %
Сухие вещества,
60
в том числе:
глюкоза
12–16
галактоза
12–16
лактоза
13–19
хлористый натрий
2,5–11,2
Кислотность продукта 230–250 ºТ.
Особенности технологии
• Продукт вырабатывают из свежей молочной сыворотки,
соответствующей требованиям национального стандарта, приведенным в подразделе 4.1.5 Сыворотка.
На выработку продукта можно использовать соленую сыворотку, проблема переработки которой стоит особо остро. Ее доля - примерно 40% от общего объема получаемой подсырной сыворотки. Присутствие хлористого натрия придает продукту повышенную хранимоспособность.
• После очистки сыворотку подкисляют до рН 4,5–5, оптимальной для применяемого при гидролизе ферментного препарата. Ферментный препарат активностью 2500 ед./г, содержащий
ß-галактозидазу грибного происхождения с высокой термостабильностью, вносят в пастеризованную и сгущенную до массовой
доли сухих веществ (20±2)% сыворотку.
Гидролиз проходит в изотермической емкости с мешалкой.
170
Приемка и оценка качества сыворотки - сладкой, кислой и
соленой, их смеси с массовой долей хлористого натрия
в сухом веществе не более 12%
Казеиновая пыль
Подсырные сливки
Очистка сыворотки
от казеиновой пыли
и жира
Подкисление сыворотки концентрированной соляной кислотой или
кислой сывороткой до рН 4,5–5
Пастеризация Т = (70±2)0С
с выдержкой 20 с
Ферментативный гидролиз лактозы Т= (50±2)0С, 12–16 ч,
степень гидролиза 56–67%
Пастеризация для инактивации фермента
Фасование в транспортную тару,
упаковка, маркировка, хранение
Сгущение до
СМО = (20±2)%
Догущение до СМО = 60%
Охлаждение до 8–100С
Р и с. 5.16. Схема производства сыворотки сгущенной гидролизованной
Продолжительность процесса до достижения желаемой степени гидролиза можно регулировать дозой фермента. Гидролиз
лактозы обеспечивает однородность консистенции продукта за
счет исключения возможности кристаллизации лактозы. Достаточно высокое содержание глюкозы придает продукту сладость.
После ферментации и инактивации фермента проводится досгущение до массовой доли сухих веществ 60%, охлаждение и фасование продукта в потребительскую тару.
171
6 ТЕХНОЛОГИЯ СУХИХ ПРОДУКТОВ
Сухие продукты на молочной основе отличаются высокой
транспортабельностью и длительным сроком хранения, используются в межсезонный период для производства широкого спектра молочных, молокосодержащих, восстановленных, рекомбинированных продуктов, хлебобулочных и кондитерских изделий,
а также в качестве основы продуктов спецпитания.
6.1 Традиционные виды
сухих молочных продуктов
Традиционные виды сухих молочных продуктов – сухое
цельное молоко, сухое обезжиренное молоко и сухие сливки.
Характеристика продуктов
Принцип консервирования – ксероанабиоз.
Способ консервирования – понижение активности воды удалением влаги при сгущении и сушке.
Органолептические показатели: вкус и запах сухого молока и
сухого обезжиренного молока – свойственный свежему, пастеризованному обезжиренному или цельному молоку, без посторонних привкусов и запахов.
Допускается привкус и запах кипяченого молока.
Вкус и запах сухих сливок – свойственный пастеризованным
сливкам, без посторонних привкусов и запахов.
Требования к внешнему виду и консистенции – мелкий порошок или порошок, состоящий из единичных и агломерированных частиц.
Допускается незначительное количество комочков, рассыпающихся при легком механическом воздействии.
Цвет белый или белый со светло-кремовым оттенком.
Физико-химические и микробиологические показатели продуктов приведены в табл. 6.1.
172
Таблица 6.1 – Показатели состава и свойств сухих молочных
продуктов
Физико-химические
показатели
Массовая доля влаги, %, не более, для продукта, упакованного:
- в потребительскую тару
- в транспортную тару
Массовая доля жира, %
Массовая доля белка в сухом обезжиренном
молочном остатке, %, не менее
Индекс растворимости, см3 сырого осадка,
не более
Чистота, группа, не ниже
Кислотность, °Т (% молочной кислоты), не
более
Микробиологические
показатели
КМАФАМ, КОЕ/г, не более
Масса продукта, г, в которой не допускаются:
БГКП (колиформы)
патогенные, в т.ч. сальмонеллы
cстафилококки S.aureus
Физико-химические
показатели безопасности
Афлатоксин М1
Антибиотики:
левомицетин
тетрациклиновая группа
стрептомицин
пенициллин
Токсичные элементы:
свинец
мышьяк
кадмий
ртуть
Пестициды (в пересчете на жир):
гексахлорциклогексан
ДДТ и его метаболиты
Радионуклиды:
цезий-137
стронций-90
Сухое
цельное
молоко
Сухое
обезжиренное
молоко
Сухие
сливки
4,0
4,0
Не менее 25
4,0
5,0
Не более
1,5
4,0
4,0
Не менее 42
34
0,1-0,2
–
0,2
1
0,2
16–21
(0,144–0,189)
20
5·104
0,1
25
1
Допустимые уровни, мг/кг
(дм3) не более
0,0005
Менее 0,01
Менее 0,01 ед/г
Менее 0,5 ед/г
Менее 0,01 ед/г
0,1
0,05
0,03
0,005
1,25
1
500 Бк/кг
200 Бк/кг
173
Сухие молочные продукты вырабатывают с использованием
контактной, распылительной и многостадийной сушки.
6.1.1 Сухое обезжиренное молоко
Схема производства сухого обезжиренного молока на вальцовой сушилке дана на рис. 6.1.
Особенности технологии
• В соответствии с ГОСТ Р 52791–2007 пахта исключена
из видов молочного сырья на выработку сухого обезжиренного
молока. Молочный жир в пахте склонен к быстрому окислению и может придать готовому продукту посторонний
привкус.
• Кислотность молока-сырья для выработки сухого обезжиренного молока должна быть не более 18 ºТ.
• Пастеризация обезжиренного молока, в соответствии с рекомендациями ВНИМИ, проводится при t 95ºС. Обоснование режима с позиций инактивации ферментов и влияния на хранимоспособность дано в подразд. 4.5. Тепловая обработка молочного сырья.
• Обоснование степени концентрации сгущенного обезжиренного молока перед сушкой дано в подразделе 4.7.1. Контактная сушка.
• При сушке обезжиренного молока слой, контактирующий с
нагретой поверхностью вальца, может нагреваться до температуры, близкой к 100ºС, при этом денатурация белков вызывает понижение растворимости сухого продукта.
• Пленку сухого молока, снятую с вальцов, с помощью шнеков или пневматически направляют на размол, просеивание и
упаковку.
• Фасуют продукт в транспортную тару.
Схема технологического оборудования выработки сухого
обезжиренного молока с использованием мембранной обработки
и распылительной сушки приведена на рис. 6.2.
174
Приемка и оценка
качества
молока-сырья
Подогрев до
Т=40–450С
Сепарирование
Приемка и оценка качества обезжиренного
молока
Охлаждение и
резервирование
обезжиренного
молока Т= (4±2)ºC
Пастеризация в подогревателях циркуляционного
объемного или пленочного ВВА. Температура
Т=(76±2)ºС без выдержки или 950С
Сгущение в ВВА. СМО сг =(31±1)%
Кратковременное резервирование - не более 1ч. В случае вынужденного хранения сгущенное молоко охлаждают до температуры (6±2)0С
Контактная сушка. Т.сг.молока не менее 40ºС,
Тпара . = 135–140ºС , Влага пр=(4–5)%
Размол, просеивание, фасование, упаковка, маркировка, хранение продукта
Р и с. 6.1. Схема производства сухого обезжиренного молока
с использованием контактной сушки
175
Особенности технологии
• Подогретое молоко подается в сепаратор-сливкоотделитель. Обезжиренное молоко подается в микрофильтрационный модуль.
• Под действием равномерного трансмембранного давления
обезжиренное молоко проходит сквозь керамическую мембрану,
которая задерживает 99,9% бактерий и спор. При этом белок и
молочный сахар беспрепятственно проникают сквозь мембрану.
Ретентат – компонента, не прошедшая через мембрану и содержащая максимальное количество бактерий, возвращается в
сепаратор. Цикл замыкается. Пермеат представляет собой очищенное обезжиренное молоко, содержащее не более 0,02% бактерий.
• Включение в схему производства микрофильтрации дает
целый ряд преимуществ. Основное – увеличение срока годности
продукта как минимум на 50%, что позволяет эффективно организовать реализацию и привлечь потребителя. Предприятие получает возможность реализовать продукцию в более высокой ценовой нише.
• После пастеризации обезжиренное молоко концентрируют
в два этапа – на установке обратного осмоса и в вакуум-выпарном аппарате.
• При использовании обратного осмоса для сгущения обезжиренного молока концентрация сухих веществ доводится до
29%. Это снижает производственные затраты на процесс сгущения в вакуум-выпарном аппарате. Пермеат представляет собой
технологическую воду.
• Досгущение обезжиренного молока до массовой доли сухих веществ 48–50% проводится в пленочном вакуум-выпарном
аппарате, сушка – в распылительной сушилке при температуре
горячего воздуха, поступающего в сушилку 145–190ºС. Температура выходящего воздуха – 75–80º С, влага продукта 4–5%.
176
177
6.1.2 Сухое цельное молоко и сухие сливки
Схема технологического оборудования для производства сухого цельного молока дана на рис. 6.3, схема производства – на
рис. 6.4.
Особенности технологии
• Кислотность молока-сырья для выработки сухого молока
должна быть не более 18 ºТ.
• Центробежная очистка молока обязательна. В нецентрифугированном сырье присутствуют нерастворимые взвешенные
компоненты. Их количество увеличивается при пастеризации,
сгущении, сушке, при этом снижается растворимость сухого молока.
• Основным сырьем при выработке обоих продуктов является молоко. Нормализованная смесь для производства сухого молока разной жирности состоит из молока и обезжиренного молока, для производства сухих сливок – из молока и сливок.
• Выпаривание молока в пленочных вакуум-выпарных аппаратах позволяет получить сухой продукт с гораздо лучшей растворимостью, чем в вакуум-выпарных аппаратах циркуляционного типа за счет меньшего теплового воздействия при сгущении и
сушке.
• Гомогенизация снижает содержание свободного жира в готовом продукте и тем самым повышает смачиваемость – первую
стадию растворения и предупреждает появление салистого привкуса. Обоснование режимов дано в разделе 4.4 Гомогенизация.
• Длительное резервирование сгущенного молока перед
сушкой недопустимо, так как оно сопровождается понижением
температуры, отстоем белково-жирового слоя, увеличением вязкости и загустеванием.
• Влага продукта – не более 4%. При повышенном влагосодержании кислород воздуха быстрее адсорбируется сухим молоком, и окислительные процессы в жировой фазе протекают значительно интенсивнее, что отрицательно сказывается на качестве
сухого молока и сухих сливок. Растворимость сухого продукта
снижается в процессе хранения тем быстрее, чем выше содержание в нем влаги.
178
• Быстрое охлаждение сухого цельного молока и сухих
сливок и хранение их при низких температурах способствуют
сохранению высокой первоначальной смачиваемости в течение
всего срока хранения. Охлаждение продуктов должно быть проведено в пневмотрассе до температуры 15–20º, то есть до температуры массовой кристаллизации молочного жира.
Охлаждение продукта в таре отличается низкой скоростью и
сопровождается окислением жира и снижением относительной
скорости растворения.
• Применение бункеров при фасовании сухого молока позволяет снизить трудоемкость процесса, освободить рабочих от работы в ночную смену. Фасуют продукты в потребительскую и
транспортную тару.
• Срок годности продуктов устанавливает изготовитель в
зависимости от условий хранения и вида упаковки. Как правило,
гарантийный срок хранения продукта – не более 8 месяцев при
температуре от 0 до 10ºС и относительной влажности воздуха не
более 85%, в том числе на заводе-изготовителе не более 20 суток при температуре не выше 20ºС.
Контрольные вопросы и задания:
1. Сухое цельное молоко, сухое обезжиренное молоко, сухие сливки. Их
характеристика по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям. Принцип и способ консервирования.
2. Какие операции входят в технологическую схему производства сухого цельного молока?
3. В чем преимущества включения в схему производства сухого обезжиренного молока микрофильтрации и обратного осмоса?
4. Какие режимы тепловой обработки применяют при выработке сухого цельного и сухого обезжиренного молока?
5. Как изменяются состав и свойства молока в процессе сгущения выпариванием?
6. Какова оптимальная степень концентрирования молока перед контактной и распылительной сушкой?
7. Какие преимущества имеет сгущение молока в пленочных вакуумвыпарных аппаратах в сравнении с циркуляционными?
8. Как способ сушки (контактная или распылительная) влияет на качество сухого молока?
179
180
Приемка и оценка
качества молокасырья
Центробежная
очистка в
сепараторахмолокоочистителях
Подогрев до
Т=45-550С
Внесение сливок или
обезжиренного молока
Охлаждение молока
Т= (4±2) ºC
Резервирование
(τ не более 12 ч) и
нормализация молока
Пастеризация в подогревателях циркуляционного
объемного или пленочного ВВА Т= 950С
Гомогенизация при
температуре сгущения
P1=11.5–12.5) МПа
P2=(2,5–3) МПа
Сгущение в ВВА СМО сг = 40–54%. Температура
сгущения по корпусам :72–74 0С → 60-72 0С → 46–
480 С (пленочный трехкорпусный ВВА),
68–700С → 50–520С ( циркуляционный
двухкорпусный ВВА)
Кратковременное
резервирование
Упаковка, маркировка,
хранение продукта
Распылительная сушка Т.сг молока не менее
40ºС , Тгорячего воздуха = 145–190ºС, Т выходящего воздуха 75–800 С, Влага пр = 3–4%
Охлаждение, фасование
Р и с. 6.4. Схема производства сухого цельного молока
и сухих сливок с использование одностадийной
распылительной сушки
181
6.2 Сухое молоко повышенной растворимости
Растворимость – одно из важнейших потребительских свойств
сухих молочных продуктов. Термин «растворимость», употребляемый в широком значении этого слова, требует пояснения. Молоко не представляет собой раствора. Это – эмульсия, в которой
некоторые из составных частей, например лактоза, альбумин и
часть минеральных солей, находятся в растворенном состоянии.
Под растворимостью сухого молока следует понимать такое его
смешение с определенным количеством воды, при котором получается жидкость, по своим физическим свойствам схожая со свежим
натуральным молоком. Можно выделить два аспекта растворимости
– полнота и скорость. Полноту растворения – переход сухих веществ в раствор без выпадения осадка, характеризует индекс растворимости, выражаемый в см3 сырого осадка, получаемого при
центрифугировании восстановленного молока. Скорость растворения показывает массовую долю сухих веществ молока в процентах,
которая переходит в раствор за определенное время. Свойства сухого молока, влияющие на растворимость, показаны на рис. 6.5.
Смачиваемость – начальная фаза растворения. На смачиваемость влияют:
− химический состав продукта;
− состояние составных частей продукта – жира и лактозы;
− размер и структура частиц сухого молока.
Смачиваемость понижается:
− при увеличении массовой доли жира в продукте;
− при увеличении содержания свободного жира;
− при аморфном состоянии лактозы сухого продукта.
Растворимость
Полнота растворения
Смачиваемость
Проникаемость
Скорость растворения
Погружаемость
Распускаемость
Р и с. 6.5. Свойства сухого молока, определяющие его растворимость
182
Свободный жир появляется вследствие выдержки при высоких температурах на всех этапах производства, при фасовании и
хранении неохлажденного продукта. Свободный жир присутствует в циклонных фракциях продукта.
Смачиваемость улучшается, если лактоза в продукте находится в кристаллическом состоянии. Переход лактозы из аморфного в кристаллическое состояние сопровождается увеличением
свободной поверхности и развитием сети капилляров и трещин. В
результате этого частицы сухого продукта становятся проницаемыми для проникновения в них жидкости. Кристаллизация лактозы перед сушкой повышает скорость растворения сухого цельного молока почти в 2 раза.
Лучше смачиваются и имеют наибольшую относительную
скорость растворения пористые агломераты размером от 250 до
500 мкм, в которых присутствует не только внешнее, но и внутреннее смачивание.
Проникаемость – способность частиц сухого продукта пропитываться водой, повышается у продуктов с пористой структурой.
Погружаемость – способность погружаться в воду, повышается у частиц сухого продукта с большей массой.
Распускаемость – способность распределяться в воде без образования комков, повышается у частиц сухого продукта с
бóльшими размерами. Мелкие частицы циклонной фракции размером до 20 мкм склонны к когезии и при восстановлении образуют в воде трудно растворимые комки.
Исходя из выше изложенного, для выработки продуктов с повышенной растворимостью необходимо:
− получить сухой продукт с крупными, агломерированными,
пористыми частицами;
− перевести лактозу в кристаллическое состояние;
− исключить выделение свободного жира.
Метод производства быстрорастворимых продуктов предложили Пиблес и Клери (Peebles D.D., Clary P.D. Milk treatment process.
U.S. Patent 2, 710, 808, June 14, 1955). Он включает в себя следующие моменты, на которых основано и современное производство:
− однородное смачивание поверхности частиц сухих продуктов в турбулентном потоке пара или минимальным количеством
воды;
183
− агломерация частиц, которая достигается при их столкновении и слипании;
− стандартизация содержания влаги в смоченных частицах;
− высушивание агломератов в горячем воздухе или вакууме,
− охлаждение и выравнивание частиц по размерам - разрушение больших и отделение маленьких частиц.
В России линия производства быстрорастворимого молока
была создана в 1978 г. в результате огромной работы, проделанной специалистами ВНИМИ и Гагаринского МКК под руководством доктора технических наук, профессора, академика
РАСХН Н.Н. Липатова. С 1980 г. начался выпуск продукта на Гагаринском МКК в промышленных масштабах.
Виды продуктов:
• молоко сухое Смоленское;
• сухое быстрорастворимое молоко;
• молоко сухое быстрорастворимое для детского питания.
Характеристика молока сухого Смоленского
и сухого быстрорастворимого молока
Принцип консервирования – ксероанабиоз.
Способ консервирования – понижение активности воды сгущением и сушкой.
Органолептические показатели продуктов приведены в табл. 6.2,
физико-химические – в табл. 6.3.
Таблица 6.2 – Органолептические показатели сухого молока Смоленского и сухого быстрорастворимого молока
Показатель
Вкус и запах
Характеристика сухого продукта
Свойственные свежему пастеризованному молоку, без наличия каких либо посторонних привкусов и запахов
Консистенция
Сухой порошок, состоящий в большей массе из агломерированных частиц. В сухом молоке, упакованном в транспортную тару, допускается незначительное количество комочков, легко рассыпающихся при механическом воздействии
Цвет
Белый с легким кремовым оттенком
184
Таблица 6.3 – Физико-химические показатели сухого молока Смоленского и сухого быстрорастворимого молока
Наименование показателя
Массовая доля влаги, не более, %
Массовая доля жира, не менее, %
Массовая доля соево-фосфатидных концентратов в сухом
быстрорастворимом молоке, не более
Индекс растворимости, не более
Относительная скорость растворения, не менее:
молоко сухое Смоленское
молоко сухое быстрорастворимое
Кислотность восстановленного молока, оТ
Значение
4
15
0,5%
0,2 см3
30%
60%
Не более 20
Перечень и уровень показателей безопасности совпадает с
требованиями к сухому цельному молоку (см. табл. 6.1).
6.2.1 Молоко сухое Смоленское
Схема производства сухого молока Смоленского приведена на
рис. 6.6, схема оборудования для производства продукта – на рис. 6.7.
Особенности технологии сухого молока Смоленского
• Тепловая обработка нормализованной молочной смеси в
подогревателях вакуум-выпарного аппарата при повышенной в
сравнении с технологией сухого молока температуре – (105±5)ºС
без выдержки для повышения эффективности пастеризации и
лучшей хранимоспособности готового продукта.
• Применение для сгущения только пленочных вакуум-выпарных аппаратов, обеспечивающих минимальное тепловое воздействие на составные части молока и повышенную растворимость продукта.
• Обязательная гомогенизация для повышения дисперсности жировой фазы и снижения содержания свободного жира.
• Синхронизация процессов сгущения и сушки. Резервирование гомогенизированной сгущенной смеси перед сушкой только
в целях создания минимального запаса, необходимого для нормальной работы сушилки.
• Двухстадийная сушка с интенсивным нагревом на первой
стадии до массовой доли влаги в высушиваемом продукте 5–8%,
185
щадящее тепловое воздействие на второй стадии сушки при агломерировании, частичной кристаллизации лактозы, досушивании продукта.
Приемка и оценка
качества молокасырья
Центробежная
очистка в
сепараторахмолокоочистителях
Подогрев до
Т=45–550С
Внесение обезжиренного молока
Охлаждение молока
Т= (4±2) ºC
Резервирование
(τ не более 12 ч) и
нормализация молока
Пастеризация в подогревателях пленочного ВВА
Т= 1050С
Гомогенизация при
температуре
сгущения
P1=10–15 МПа
P2= 2–5 МПа
Сгущение в пленочном ВВА СМО сг = 48-50 %.
Температура сгущения по корпусам оС :Т1 = (73±2),
Т2 = (67±2), Т3 = (55±2), Т4 = (42±2) оС
Кратковременное
резервирование
Распылительная сушка 1-я стадия
Тсг. молока не менее 40ºС, Тгорячего воздуха =
=145–190ºС, Т выходящего воздуха = 60–800С,
Влага пр = 5–8%
Агломерация, досушивание, частичная кристаллизация лактозы, охлаждение. 2-я стадия Т воздуха, оС: агломерационная камера (50–70), 1 секция = (65–80) , 2 секция = (100–110) ,
3 секция = (6–12) , В пр=2,5–4 %, Т продукта= 15–20ºС
Фасование,
упаковка, маркировка,
хранение продукта
Накопление и хранение
сухого молока
Р и с. 6.6. Схема производства сухого молока Смоленского
186
сл
М
М
М
об об
3
молоко
М
об
1
4
2
20
об
2
21
5
7
6
8 9
10
11
23
М
Сгущенное
молоко
на сушку
к
25
22 24
8
2
сл
12
2
сливки
17
16
26
27
28
18 15 14 19 13
М
Условные обозначения:
молоко
об обезжиренное молоко
5
Р и с. 6.7. Схема технологического оборудования
для производства молока сухого Смоленского:
1, 4 – емкость для сырого молока, 2, 9 – центробежный насос, 3 – емкость с тензометрическим устройством, 5 – пластинчатый подогреватель, 6 – сепаратормолокоочиститель, 7 – сепаратор-сливкоотделитель, 8 – емкость для обезжиренного
молока, 10 – пластинчатый охладитель, 11 – счетчик, 12 – емкость для нормализованной смеси, 13, 14, 15 – подогреватели ВВА, 16 – пароконтактный пастеризатор, 17 – вакуумный охладитель, 18, 19, 22 – насосы в комплекте ВВА, 20, 21 – корпусы ВВА, 23 –
конденсатор, 24 – насос для удаления конденсата, 25, 27 – емкости для сгущенного молока, 26 – гомогенизатор, 28 – плунжерный насос, 29 – калорифер, 30 – распылительный диск, 31 – распылительная сушилка, 32 – вентилятор, 33, 34 – циклоны, 35 – пневмотранспорт, 36 – инстантайзер, 37 – вибросито, 38 – ковшовый элеватор, 39 –
фасовочный автомат, 40 – включающее устройство
187
• Факторы агломерирования в агломерационной камере:
− дополнительное увлажнение обезжиренным молоком, подаваемым насосом-дозатором через форсунки, до массовой доли
влаги приблизительно 8%;
− подача циклонной фракции на недосушенные частицы и
включение ее в агломераты;
− обработка теплым воздухом, температурой 50–70ºС, подаваемым на перфорированную решетку агломерационной камеры,
чтоб не допустить образование крупных комков сухого молока.
Циклонные фракции сухого молока имеют пониженную в 1,7–
2,7 раза скорость растворения, по сравнению с основной массой
сухого молока, выгружаемого из сушильной башни. Это объясняется меньшим размером частиц циклонных фракций, а также повышенным содержанием свободного жира в этом порошке и
склонностью к когезии. Наличие мелких единичных частиц вызывает ухудшение свойств быстрой растворимости, поэтому все системы обработки молочного порошка после агломерирования оценивают по их влиянию на гранулометрический состав продукта.
• Факторы кристаллизации лактозы в конвективной сушилке – состояние насыщения, пониженная, в сравнении с первой стадией, температура, выдержка во время нахождения в конвективной сушилке.
• Охлаждение продукта непосредственно в сушилке на второй стадии.
• Резервирование охлажденного продукта до фасования в
герметичных бункерах.
• Фасование в потребительскую и транспортную тару.
• Срок годности продукта устанавливает изготовитель.
Обычно это – не более 8 месяцев при температуре не более 10ºС
и относительной влажности воздуха не более 75%.
6.2.2 Молоко сухое быстрорастворимое
Как следует из табл. 6.2 и 6.3, сухое быстрорастворимое молоко не отличается от сухого молока Смоленского по органолептическим показателям. Различия в физико-химических показателях: повышенная относительная скорость растворения – 60% и
содержание до 0,5% соево-фосфатидных концентратов, эмульгаторов, обладающих поверхностно-активными свойствами.
188
Свойства эмульгаторов и их роль при выработке быстрорастворимого молока изложены в подразделе 4.1.9 Эмульгаторы.
Среди эмульгаторов, используемых в качестве добавок для
получения сухих быстрорастворимых молочных продуктов, наиболее пригодными являются лецитин и его производные.
Первая стадия сушки проходит в распылительной сушилке и
завершается при массовой доле влаги в высушиваемом продукте
6–8%.
Отличия технологии быстрорастворимого молока от технологии сухого молока повышенной растворимости Смоленского отмечаются на второй стадии сушки, которая включает:
− увлажнение порошка до массовой доли влаги 6–8%;
− подачу циклонной фракции на недосушенные частицы;
− агломерирование частиц;
− досушивание порошка горячим воздухом с температурой
(105±15)ºС до массовой доли влаги 4–4,5%;
− удаление мелкой фракции;
− введение эмульгаторов в молочный порошок насосомдозатором через фильтр и форсунки и распределение их по поверхности агломератов;
− досушивание порошка до стандартной массовой доли влаги горячим воздухом с температурой 70–80ºС;
− охлаждение продукта до температуры не более 25ºС холодным воздухом с температурой 2–12ºС.
Как следует из выше изложенного, отличительная особенность второй стадии сушки при выработке сухого быстрорастворимого молока - введение эмульгаторов, или лецитинизация.
Рациональным методом введения эмульгаторов в молочный
порошок является растворение их в молочном жире и напыление
на агломерированный молочный порошок, содержащий минимальное количество одиночных частиц и свободного поверхностного жира.
В качестве эмульгаторов используют пищевые соевофосфатидные добавки, смешанные с топленым маслом.
Смесь топленого масла с пищевыми соево-фосфатидными
концентратами готовят исходя из соотношения: массовая доля
фосфатидных концентратов 60%, массовая доля топленого масла
189
40%, и расплавляют при температуре 60–70ºС до однородной
консистенции.
Температура молочного порошка должна быть не менее 50ºС,
при этом происходит интенсивное распределение поверхностноактивных веществ на поверхности частиц.
Время обработки молочного порошка должно быть достаточным для равномерного распределения добавки по поверхности
частиц. В аппаратах кипящего или виброкипящего слоя это время
составляет около 10 мин.
При досушивании агломератов и напылении на них эмульгатора образуется структура хорошо смачиваемых как снаружи, так
и по капиллярам, частиц размером до 500 мкм.
Прохождение продукта через сушилку кипящего слоя способствует частичному переходу лактозы из аморфного в кристаллическое состояние и получению продукта пониженной гигроскопичности.
Готовый продукт подается на вибросито и далее в бункер для
хранения перед фасованием в потребительскую тару.
Анализ литературных данных показывает, что для получения
высококачественного сухого быстрорастворимого молока с добавлением поверхностно-активных веществ необходимо упаковывать готовый продукт в среде инертного газа.
Контрольные вопросы и задания:
1. Дайте характеристику молока сухого Смоленского и молока сухого
быстрорастворимого.
2. Перечислите операции технологической схемы производства этих
продуктов.
3. Что характеризуют индекс растворимости и относительная скорость
растворения?
4. Как влияют на растворимость размер и структура частиц сухого молока?
5. Как влияет на растворимость сухого молока состояние лактозы –
аморфное или кристаллическое?
6. Какова цель внесения эмульгаторов при выработке быстрорастворимого сухого молока?
7. Что происходит на второй стадии сушки при выработке продуктов
повышенной растворимости?
190
6.3 Сухое молоко повышенной хранимоспособности
Среди перспективных направлений развития молочноконсервной промышленности особое внимание уделяется увеличению сроков хранения продуктов в 2–3 раза, то есть до 2–3-х лет
и более. Работы в этом направлении завершились расширением
ассортимента путем обогащения традиционных продуктов биологически активными добавками (БАД) в различных количествах и
сочетаниях.
Наиболее распространенный процесс порчи сухого цельного
молока при хранении – химическое окисление липидов кислородом воздуха, заполняющего не только пространство между частицами сухого молока, но и вакуоли, находящиеся внутри частиц.
Площадь поверхности частиц одного килограмма сухого молока
составляет около 600 м2, а в одном грамме сухого молока содержится более 25 миллионов сухих частиц, что обеспечивает обширный контакт сухого продукта с кислородом воздуха.
При окислительной порче жира свободный радикал из жирной кислоты, взаимодействуя с кислородом, образует пероксидрадикал. Далее происходит взаимодействие с другой ненасыщенной жирной кислотой. Продукты окисления придают сухому молоку неприятные привкусы и запахи. Сохранение высокого качества продукта в значительной степени зависит от эффективности
защиты его от окисления кислородом воздуха.
Дигидрокверцетин (ДГК), химическая формула С15Н12О7 1,5 Н2О,
входит в обширную группу природных флавоноидных соединений и
относится к биофлавоноидам (витамин Р).
ДГК получают из экологически чистого растительного сырья
комлевой части древесины лиственницы сибирской или даурской. ДГК нетоксичен, физиологически безвреден для организма
человека, обладает высокой активностью при небольших концентрациях, не придает посторонних привкусов и запахов, не обладает аллергирующими и мутагенными свойствами, не изменяет
цвет продуктов при его использовании.
ДГК устойчив по отношению к температурным, механическим воздействиям и процессам, имеющим место при изготовлении продуктов, то есть отвечает требованиям, предъявляемым ко
всем пищевым добавкам и, в частности, к антиокислителям.
191
Положительным фактором является то, что для производства
ДГК используется доступное отечественное сырье без каких либо
ограничений в объеме его заготовки и поставки.
Для использования в молочной промышленности препараты с
ДГК должны содержать не менее 90% основного вещества и не
более 7% сопутствующих биофлавоноидов. В препаратах должны
отсутствовать смолы и эфирные масла.
Свойства ДГК всесторонне изучены в Иркутском институте
органической химии, а затем в Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова совместно с другими научными и учебными учреждениями, а также научно-производственными предприятиями «Медбиофарм» и «Биотехпром».
Установлено, что ДГК в пищевой промышленности, в том
числе молочной, может использоваться в двух направлениях.
Первое направление – в качестве антиокислителя для увеличения
сроков годности и улучшения качества продукции, второе - в качестве пищевой добавки при создании обогащенных продуктов
функционального назначения.
По первому направлению в результате совместной работы
ВНИМИ и ВНИИ проблем хранения разработана технология сухого цельного молока с ДГК «Особое». Внесение антиокислителя
ДГК приводит к образованию новых радикалов, отличающихся
большей стабильностью, приводящих к замедлению или резкому
торможению реакции окисления.
Продукт вырабатывают по технологии сухого цельного молока. Дополнительные ингредиенты: дигидрокверцетин и витамин С.
Водный раствор ДГК и витамина С добавляют в сгущенное молоко перед гомогенизацией. Дозировка ДГК – 0,015% к жиру.
Гарантийный срок хранения нового продукта – 2 года в потребительской таре и 12 месяцев в транспортной, при этом продукт можно хранить не только в холодильнике, но и в складах с
нерегулируемой температурой с повышением температуры до
18°С в течение 3-х месяцев за годичный цикл.
Величина индекса окисленности в продукте после 24 месяцев
хранения на складах Росрезерва при всех режимах не превышала
требуемых значений и соответствовала индексу окисленности сухого молока без ДГК, отвечающего требованиям стандарта, после
8 месяцев хранения в холодильнике.
192
Сухое цельное молоко «Особое» включено в номенклатуру
продовольственных резервов по линии чрезвычайных ситуаций.
Экономическая эффективность выпуска продукта может быть
обеспечена тремя факторами:
− хранение сухого молока «Особое» в складах предприятий
Росрезерва по сравнению со сгущенным молоком с сахаром в три
раза эффективнее;
− стоимость производимых погрузочно-разгрузочных работ
на предприятиях Гокомрезерва значительно уменьшается за счет
увеличения срока хранения в 2,5 раза;
− отпадает необходимость в дорогостоящих охлаждаемых
складских помещениях.
По второму направлению ВНИМИ совместно с Институтом
питания РАМН, Московской медицинской академией им. И.М. Сеченова, Фитотерапевтическим центром охраны здоровья «Фитосан
Лтд» разработана технология сухого молока разной жирности
«Флуколакт» и сухих молокосодержащих продуктов «Флуколакт »
с внесением пищевой добавки «Флукол-Д». Сроки годности продуктов в зависимости от вида упаковки и условий хранения составляют от 10 до 32 месяцев. Необходимая доза «Флукола-Д» зависит
от жирности сухого молока и составляет на 1000 кг сухого молока
при жирности 15% – 35 г, 20% – 46 г, 25% – 56 г.
Пищевая добавка «Флукол-Д» представляет собой мелкокристаллический или аморфный порошок белого с легким кремовым
оттенком цвета с нейтральным запахом, слабо-горьковатым
привкусом и состоит на 92% из ДГК и не более 7,5% сопутствующих биофлавоноидов дигидрокемпферола и наренгенина.
«Флукол-Д» растворим в молоке и жире в объемах, достаточных для достижения антиокислительного эффекта, не теряет своих антиокислительных свойств при температурах от минус 50ºС
до плюс 180ºС, а биологических свойств - от минус 50ºС до плюс
95ºС.
«Флукол-Д» обладает бактерицидными свойствами по отношению к микроорганизмам, представляющим наибольшую опасность для здоровья потребителей – E.coli, S.aureus, L.
monocytogenes.
193
Производство сухих молочных продуктов предусматривает
довольно жесткие режимы термического и механического воздействия, приводящие к изменениям исходного сырья.
Во ВНИМИ исследовали возможность снижения деструктивных трансформаций благодаря применению солей-стабилизаторов. Основная цель: минимизация нарушений солевого
равновесия и негативных изменений белково-липидного комплекса сухого молока в процессе производства и при хранении
сухого молока.
Определена рациональная дозировка солей 0,3% к массе сухого молочного продукта, обеспечивающая повышение термоустойчивости на 1–3 группы и снижение индекса растворимости в
2–3 раза. Выявлено, что внесение солей необходимо осуществлять в виде водного раствора в сырое или нормализованное молоко.
Экспериментально подтверждено, что в сухом цельном и сухом обезжиренном молоке, выработанном с применением соли
Фонакон, контролируемые показатели находились в нормируемых пределах. На 12-й месяц хранения значения показателей экспериментальных образцов превосходили значения контрольных
образцов сухих продуктов, выработанных без добавления соли.
Полученные данные свидетельствуют о целесообразности
применения солей-стабилизаторов в технологиях сухих молочных продуктов для повышения хранимоустойчивости продукции.
6.4 Сухое молоко для выработки восстановленных
и рекомбинированных продуктов
Восстановленные продукты, вырабатывают из сухого молока
или продуктов переработки молока и воды, рекомбинированные – из отдельных составных частей молока, немолочных компонентов и воды.
Ассортимент восстановленных и рекомбинированных продуктов включает:
• стерилизованное молоко;
• сгущенное стерилизованное молоко;
• сгущенное молоко с сахаром вареное;
• сгущенные молокосодержащие продукты с сахаром;
194
•
•
•
•
•
УВТ-молоко и сливки;
масло и спреды;
сыры свежие и мягкие;
мороженое;
кисломолочные продукты, например йогурт.
При выработке рекомбинированных молочных и молокосодержащих продуктах используют сухое обезжиренное молоко,
сухое цельное молоко, сухие сливки, сухая сыворотка, концентраты сывороточных белков, казеинаты, сухое молоко с высоким
содержанием белков и специальные смеси.
Для эффективного эмульгирования молочного или не молочного жира и создания стабильной жировой эмульсии при рекомбинировании необходимо присутствие поверхностно-активного
вещества. Сухая пахта и сухое обезжиренное молоко – источники поверхностно-активных веществ молочного происхождения.
Сухая пахта незначительно превосходит сухое обезжиренное молоко, но она должна храниться в соответствующих условиях и не более 6 месяцев. При этом молочный жир в пахте
склонен к быстрому окислению и может придать готовому продукту посторонний привкус. По этим же причинам редко используют и сухое молоко повышенной жирности.
Таким образом, сухому обезжиренному молоку отдают предпочтение при выработке рекомбинированных продуктов. Оно является не только белковой основой, но и выполняет роль эмульгатора. Состав и качество исходного сухого обезжиренного молока во многом определяет качество и пищевую ценность рекомбинированных продуктов.
Сухое молоко применяют также при выработке кисломолочных продуктов из молока-сырья. Низкая массовая доля
белка в молоке привела к тому, что без введения сухого молока и других белковых концентратов невозможно получить отдельные кисломолочные продукты требуемого состава и консистенции.
Как отмечают специалисты ВНИМИ А.Г. Галстян, В.В. Павлова, А.Н. Петров, при использовании сухого молока для выработки из него других продуктов целесообразно, переняв мировой
195
опыт, считать его сырьем и разрабатывать соответствующие требования к составу и свойствам.
Вот некоторые из них:
− свежесть;
− минимальное содержание жира в сухом обезжиренном молоке;
− массовая доля белка не менее 35%;
− индекс азота неденатурированных сывороточных белков в
пределах от 1,51-5,99 мг/г;
− термостабильность (для выработки рекомбинированных
стерилизованных продуктов);
− обеспечение требуемой вязкости (для выработки рекомбинированного сгущенного молока с сахаром),
− отсутствие ингибирующих веществ;
− хорошая растворимость;
− повышенная хранимоспособность.
Одно из главных требований к качеству сухого обезжиренного молока – его свежесть. Она является основой для большинства операций по рекомбинированию.
Наиболее приемлемо более низкое значение массовой доли
жира в сухом обезжиренном молоке – от 0,05 до 1% , так как при
этом уменьшаются потери жира при выработке сухого молока и
увеличивается массовая доля белка, что способствует эффективному эмульгированию жира при производстве рекомбинированных продуктов.
В случаях специального использования, например при выработке сухих молочных каш для детского питания, основой выбора сухого обезжиренного молока служит массовая доля белка не
менее 35% и определенный индекс азота неденатурированных
сывороточных белков. Индекс азота неденатурированых сывороточных белков учитывают и при выработке восстановленного
сгущенного стерилизованного молока, он должен быть минимальный. Установлено, что концентраты, полученные из высокотемпературного сухого молока (индекс азота неденатурированых
сывороточных белков менее 1,5 мг на грамм порошка), более стабильны при последующей стерилизации, чем концентраты, полученные из низкотемпературного сухого молока.
196
Индекс азота неденатурированных сывороточных белков
применяют для классификации сухого обезжиренного молока в
зависимости от температуры и времени тепловой обработки.
Значения более 6; 1,51–5,99 и менее 1,5 мг неденатурированных
сывороточных белков в 1 г порошка характеризуют соответственно низкую, среднюю и высокую тепловую обработку.
Установлено, что при изготовлении низкотемпературного порошка не следует применять тепловую обработку, которая вызовет денатурацию более 10% сывороточного белка. Однако следует учитывать, что при сгущении и сушке происходит заметное
денатурирование сывороточных белков при использовании молока, пастеризованного при низких температурах.
Обычно применяемый режим пастеризации при изготовлении
сухого обезжиренного молока дает среднетемпературный порошок и сохранение 80% сывороточных белков в пастеризованном
молоке, направляемом на сушку.
Не менее 84% сывороточных белков должно быть денатурировано при производстве высокотемпературного порошка. Для
этого необходимо не только повысить температуру пастеризации,
но и увеличить выдержку до нескольких минут.
Следует отметить, что денатурация не снижает пищевую
ценность сывороточных белков. В противовес ранее существовавшим представлениям в настоящее время выдвигается точка
зрения, согласно которой денатурированные сывороточные белки
легче перевариваются организмом человека.
Денатурированные белки увеличивают абсорбцию влаги. Однако производство хорошо растворимого сухого молока возможно только в том случае, если молоко до поступления в сушильную камеру не будет подвергаться действию высоких температур, которые могли бы отразиться на физических свойствах белковых составных частей.
Как правило, для сухого молока низкотемпературной сушки
требуется меньше времени для гидратации, поэтому такое сухое
молоко растворяется лучше, чем высокотемпературной сушки.
Недостаточное время гидратации может привести к дефектам в
готовом продукте.
Термостабильность сухого обезжиренного молока контролируют при производстве восстановленного сгущенного стери197
лизованного молока. Ее выражают временем коагуляции 20%-ной
дисперсии сухого обезжиренного молока с добавлением или без
добавления фосфатов с выдержкой при температуре 120°С или
объемом раствора, вызывающего коагуляцию.
Наиболее важные характеристики сухого обезжиренного молока для выработки рекомбинированного сгущенного продукта с
сахаром: с одной стороны – способность придавать готовому
продукту нужную вязкость, с другой – быть устойчивым к избыточному загустеванию в процессе хранения.
Используемые в настоящее время методы оценки основаны
на тесте индекса вязкости. Применяется тепловая обработка при
88ºС в течение 30 с или нагревание при 88ºС в течение 5 мин.
Кроме начальной установленной вязкости сгущенный продукт должен иметь еще одну важную характеристику – устойчивость к избыточному загустеванию в процессе хранения. Однако изложенные методы не совсем надежны и не всегда учитывают параметры процессов пастеризации и гомогенизации,
имеющиеся на каждом производстве.
Контроль наличия ингибирующих веществ в каждой партии
сухого молока особо важен при применении сухого молока для
выработки кисломолочных напитков.
Растворимость сухого молока характеризуют индекс растворимости и относительная скорость растворения. Растворимость сухих продуктов зависит от способа сушки, соблюдения
режимов сушки и качества исходного сырья.
Хранимоспособность импортного сухого обезжиренного молока, используемого российскими производителями сухих каш
для детского питания, 18 месяцев. Аналогичный показатель российской продукции без специальных добавок – 8 месяцев. Повышение хранимоспособности сухого молока – одно из важнейших
условий повышения его конкурентоспособности.
Среди факторов повышения хранимоспособности сухих продуктов в первую очередь следует назвать массовую долю влаги
сухого молока не более 3% и минимальную бактериальную загрязненность.
В зарубежной практике микробиологические показатели сухого обезжиренного молока для выработки рекомбинированных
продуктов отличаются более строгими требованиями к наличию
198
колиформ, а также дополнительно нормируемыми количествами
спор мезофильных и термофильных бактерий.
Контрольные вопросы и задания:
1. Чем обусловлено увеличение выработки рекомбинированных и восстановленных продуктов?
2. При выработке каких рекомбинированных и восстановленных продуктов применяют сухое молоко?
3. Почему при выработке рекомбинированных и восстановленных продуктов предпочтение отдают использованию в качестве сырья сухого
обезжиренного молока?
4. Какие требования предъявляют к сухому обезжиренному молоку для
выработки рекомбинированных и восстановленных продуктов?
5. Дайте характеристику показателя сухого молока «индекс азота неденатурированных сывороточных белков».
6.5 Сухая молочная сыворотка
Сушка сыворотки – наиболее рациональный способ ее промышленной обработки, позволяющий использовать все составные части сухого вещества. Выработка сухой сыворотки экономически целесообразна на заводах, получающих не менее 15 т
сыворотки в смену.
Сухая сыворотка – сладкая подсырная и кислая творожная –
зарекомендовала себя исключительно ценным продуктом для
российской пищевой индустрии, а также при производстве кормов для скота.
Сухая сыворотка успешно применяется как в качестве заменителя сухого обезжиренного молока, так и как самостоятельный
продукт в молочной, масложировой, кондитерской, хлебопекарной, мясной промышленности, в индустрии спортивного питания,
производстве продуктов для детей, современных кисломолочных
продуктов, «здоровых» напитков на соковой основе.
В рецептурах плавленых сыров сухой сывороткой можно заменить от 1,5 до 2% нежирного сыра и сухого обезжиренного молока.
Сухую подсырную сыворотку в количестве 1–2% можно использовать при изготовлении йогурта, при этом йогурт получается
более мягкой консистенции.
199
Сухую сыворотку добавляют при изготовлении шоколадной
плитки, карамели, колбасных изделий, майонеза, маргарина, суповых концентратов, прохладительных напитков, мороженого.
Сухая сыворотка широко используется в составе комбикормов,
особенно для молодняка свиней. Лактоза является незаменимым
элементом их питания и должна нормироваться в рационе.
Производство сухой сыворотки в нашей стране в промышленном масштабе организовано в 1945–1946 гг. На нескольких
крупных механизированных заводах было установлено специальное оборудование, состоящее из двухступенчатого вакуумвыпарного аппарата производительностью 700 кг/ч испаренной
влаги, барабанной сушилки и кулачковой дробилки.
В результате работы, проведенной специалистами Всесоюзного научно-исследовательского института маслодельной и сыродельной промышленности на Угличском заводе, был установлен технологический режим производства сухой сыворотки на
этой аппаратуре.
Однако объемы производства сухой сыворотки в России, хотя
и имеют тенденцию к росту, пока не велики.
Молочная сыворотка, получаемая при производстве сыров,
творога и казеина и предназначенная для дальнейшей переработки на пищевые продукты, должна по органолептическим и физико-химическим показателям соответствовать требованиям национального стандарта на сыворотку-сырье, приведенным в подразделе 4.1.5 Сыворотка.
Виды сухой молочной сыворотки:
• подсырная сухая молочная сыворотка;
• творожная сухая молочная сыворотка;
• казеиновая сухая молочная сыворотка.
Характеристика сухой молочной сыворотки
Принцип консервирования – ксероанабиоз.
Способ консервирования – понижение активности воды
удалением влаги в процессах сгущения и сушки.
По органолептическим характеристикам сухая сыворотка
должна соответствовать требованиям, приведенным в в табл. 6.4,
200
физико-химические показатели продукта приведены в табл. 6.5,
показатели безопасности – в табл. 6.6.
Таблица 6.4 – Органолептические
сыворотки
Наименование
показателя
Внешний вид и
консистенция
Цвет
Вкус и запах
показатели
сухой
молочной
Характеристика для сухой сыворотки
подсырной
творожной и казеиновой
Мелкий порошок или порошок, состоящий из
единичных и агломерированных частиц сухой сыворотки. Допускается незначительное количество
комочков, рассыпающихся при легком механическом воздействии
Белый, белый со светло-желтым оттенком
Свойственный молочной сыворотке, сладковатый, солоноватый, кисловатый
Таблица 6.5 – Физико-химические
сыворотки
Наименование показателя
Массовая доля влаги, %,
показатели
сухой
молочной
Норма для сухой сыворотки
творожной
подсырной
и казеиновой
5,0
5,0
не более
Массовая доля белка, %,
12,0
11,0
70,0
61,0
25,0
75,0
Индекс растворимости, см3 сырого осадка, не более
0,6
0,6
Группа чистоты, не ниже
IΙ
IΙ
не менее
Массовая доля лактозы, %, не
менее
Кислотность сыворотки,
восстановленной до массовой
доли сухих веществ 6,0 %,
о
Т, не более
201
Таблица 6.6 – Показатели безопасности сухой молочной сыворотки
Наименование показателя
Физико-химические показатели
Норма
Перечень и уровень физикохимических показателей
безопасности совпадает с
требованиями к сухому молоку (см. табл. 6.1)
Микробиологические показатели
КМАФАМ, КОЕ/г, не более
Масса продукта, г, в которой не допускаются:
БГКП (колиформы)
патогенные, в т.ч. сальмонеллы
cтафилококки S.aureus
листерии L.monocytogenes
Дрожжи, КОЕ/г, не более
Плесневые грибы, КОЕ/г, не более
1·105
0,1
25
1
25
50
100
Сушка сыворотки, в отличие от сушки молока, связана с некоторыми трудностями.
Первая особенность сушки сыворотки обусловлена составом
исходной сыворотки, а именно высокой массовой долей лактозы
и минеральных солей в сухом веществе сыворотки, присутствием
молочной кислоты в творожной и казеиновой сыворотке. Исходя
из среднего состава молока и сыворотки, сделан расчет массовой
доли основных компонентов в сухом веществе молока и сыворотки. Результаты расчета приведены в табл. 6.7.
Таблица 6.7 – Средняя массовая доля лактозы, минеральных солей и
молочной кислоты в сухом веществе молока и сыворотки
Компонент
Лактоза
Минеральные
вещества
Молочная кислота*
Хлористый
натрий **
Средняя массовая доля сухих
веществ, %
молока
сыворотки
4,7
4,66
0,7
0,91
–
0,19-0,59
–
3–9
–
2
–
30,8
*Показатель творожной и казеиновой сыворотки.
** Показатель соленой сыворотки.
202
Массовая доля компонента в
сухом веществе, %
молока
сыворотки
39
71,7
6
14,0
Увеличение массовой доли лактозы в сухом веществе сыворотки ведет к уменьшению содержания осмотически связанной
влаги и увеличению содержания адсорбционной влаги, что объясняется возрастанием доли истинных растворов и уменьшением
доли коллоидных. Это способствует замедлению скорости сушки
во втором и третьем периодах, значительному повышению температуры и увеличению влагосодержания в готовом продукте.
Повышенное содержание минеральных солей в сыворотке
увеличивает растворимость лактозы, тем самым повышает ее
влагосвязывающую способность и затрудняет процесс обезвоживания.
Вторая особенность сушки сыворотки связана с тем, что состояние лактозы в продукте – аморфное или кристаллическое,
определяет свойства готового продукта.
Аморфное состояние лактозы – причина гигроскопичности
сухой сыворотки. Во время сушки сыворотки из-за высокой скорости процесса кристаллическая решетка не успевает сформироваться и образуется аморфная лактоза - высококонцентрированный раствор α- и β-лактозы в соотношении ≈ 1,5 : 1.
Аморфная лактоза гигроскопична, т.к. в отличие от кристаллического ά-моногидрата является безводной формой.
Гигроскопичность – способность поглощать влагу из воздуха
проявляется при хранении продукта. Массовая доля влаги в сухой
сыворотке увеличивается и может достичь значения 35%. Продукт сначала размягчается, а затем превращается в твердую застывшую массу.
Третья особенность – повышенное содержание в творожной
и казеиновой сыворотке молочной кислоты – причина термопластичности готового продукта.
Термопластичность – способность расплавляться при контакте с нагретой поверхностью, поэтому недопустима контактная
сушка этих видов сыворотки.
В распылительных сушилках это явление интенсивно протекает в местах, близких к поступающему горячему воздуху. Оно
дестабилизирует процесс сушки, усиливает налипание сухого
продукта, что приводит к остановкам сушилки для чистки.
203
Исходя из вышеизложенного, для повышения качества сухой
сыворотки рекомендуется:
− перевод лактозы перед сушкой или в процессе сушки из
аморфного в кристаллическое состояние;
− снижение с помощью электродиализа содержания молочной кислоты и минеральных солей в творожной, казеиновой и соленой подсырной сыворотке.
При производстве сыров массовая доля соленой сыворотки
составляет 30%. Деминерализация соленой сыворотки позволяет
решить проблему ее промышленной переработки, исключить
коррозию материала технологического оборудования, солевое
отравление животных кормовыми продуктами из соленой сыворотки.
В процессе электродиализа происходит изменение формы
связи влаги с сухим веществом – увеличивается количество свободной влаги и улучшается процесс дальнейшего обезвоживания.
Раскисление сыворотки аммиаком, бикарбонатом натрия и
другими химическими веществами с образованием лактатов также снижает содержание свободной молочной кислоты.
Сухую сыворотку вырабатывают с использованием контактной, распылительной и многостадийной сушки.
6.5.1 Контактная сушка сыворотки
Контактным, или пленочным способом сушат только подсырную сыворотку.
Схема производства аналогична производству сухого обезжиренного молока, показанному на рис. 6.1.
Наблюдения показали, что высушивание сыворотки на вальцах лучше всего происходит при массовой доле сухих веществ в
сгущенной сыворотке от 19 до 25%. Регламент технологической
инструкции по выработке сухой сыворотки – (19±1)%. Более высокая концентрация сухих веществ осложняет процесс сушки. Изза повышенной вязкости сгущенной сыворотки она, даже при замедленном вращении вальцов, не успевает высохнуть и, накручиваясь около ножей, образует вместо сухих пластинок вязкую
комкообразную массу. Эта масса требует дополнительной длительной просушки и предварительного размельчения перед дроб204
лением. Таким образом, в общем цикле технологического процесса производства сухой сыворотки пленочным методом сгущение сыворотки до оптимальной концентрации играет весьма важную роль.
Получение продукта высокого качества обеспечивается при
многостадийной сушке.
6.5.2 Многостадийная сушка сыворотки
Схема производства приведена на рис. 6.8, схема технологического оборудования – на рис. 6.9.
Особенности технологии
• Длительное резервирование сыворотки, полученной при
производстве сыра и творога и имеющей температуру около
30ºС, нежелательно, так как в сыворотке есть все питательные
вещества для развития микроорганизмов, но и охлаждать ее неэкономично, поэтому сыворотку сразу после получения следует
очищать от казеиновой пыли и жира.
• При очистке с применением современных ротационных
или вибрационных фильтров из 1 т подсырной сыворотки извлекается до 5 кг казеиновой пыли с массовой долей сухих веществ
20%, которые можно использовать и получить дополнительную
прибыль.
• Очистка от остатков казеина и сырной пыли, эффективное
обезжиривание – условия последующей обработки на мембранных установках. При этом массовая доля жира в сыворотке
должна быть не более 0,6%.
• Процесс сгущения должен проходить в непрерывном режиме при пониженной температуре. Длительный процесс сгущения в циркуляционных вакуум-выпарных аппаратах приводит к
изменению структуры белков сыворотки, повышению вязкости,
затрудняющему дальнейший процесс переработки.
• Сыворотку сгущают до 46–55% в зависимости от ее вида.
До более низкой концентрации сгущают творожную сыворотку.
В творожной сыворотке, по сравнению с подсырной, содержится
кальция почти в 3 раза, а магния в 1,5 раза больше. Различия в
содержании кальция и магния объясняются использованием раз205
ных способов осаждения казеина при выработке сыра и творога.
При сгущении творожной сыворотки до концентраций более 50%
повышенная концентрация ионов кальция является одним из
факторов образования геля.
• Эффективно предварительное подсгущение сыворотки до
концентрации сухих веществ 18–20% на установке нанофильтрации. При этом происходит частичная деминерализация сыворотки (до 30%) и в 5 раз уменьшается общий расход пара на сгущение.
• Сухая сыворотка, выработанная без предварительной
кристаллизации лактозы, отличается высокой гигроскопичностью, спекаемостью, проявляющимися при хранении продукта
и затрудняющими его дальнейшее использование. Лучшие качественные показатели готового продукта достижимы при
сушке концентрата со степенью кристаллизации лактозы не менее 60%.
• При отсутствии в технологической схеме кристаллизации
лактозы перед сушкой или в процессе сушки, массовая доля кристаллизованной лактозы в готовом продукте – пыльном, гигроскопичном, слеживающемся при хранении, составляет от 0 до 10%. В
распылительной сушилке образуются отложения продукта.
• Предварительная кристаллизация лактозы с технологической точки зрения включает охлаждение, внесение затравки и
выдержку.
• За 8–10 ч в охлажденной до 15–20ºС сгущенной сыворотке
кристаллизуется основная часть лактозы, при дальнейшем увеличении выдержки повышение степени кристаллизации лактозы незначительно. Охлаждение до более низких температур повышает
степень кристаллизации лактозы с 75% при 20ºС до 85–87% при
10–15ºС, но понижение температуры – один из факторов гелеобразования, особенно у творожной сыворотки.
Мгновенное охлаждение сгущенной сыворотки до температуры массовой кристаллизации 28–30ºС может быть достигнуто
в вакуум-охладителе.
Такой вариант обеспечивает уменьшение потребления электроэнергии и холода в сравнении с длительным охлаждением
сгущенной сыворотки в емкостях ледяной водой.
206
Приемка и оценка
качества сыворотки
Центробежная
очистка от жира и
казеиновой пыли
Подогрев до
Т=36-400С
Пастеризация в подогревателях вакуумвыпарного аппарата Т= (70±2), 15 с
Сгущение в вакуум-выпарном аппарате
СМО сг = (50–55)% для подсырной сыворотки, СМО сг = (46–50) % для творожной
сыворотки
Приемка и подготовка
мелкокристаллического
молочного сахара
Предварительная кристаллизация лактозы: первичное охлаждение
Т=(28–30)0 С, внесение затравки 0,03%, выдержка 1-2 ч;
постепенное охлаждение при непрерывном перемешивании с минимальной скоростью: подсырная сыворотка:τ =(8–10) ч,
Т=(15–18)0 С, творожная сыворотка - τ =(4–6) ч, Т=(18–20) 0 С
0
1-я стадия: распылительная сушилка.
Тсг. сыворотки не менее 40ºС , Тгорячего воздуха = 140–180ºС, Т выходящего воздуха =
= 70–1000С
Подогрев перед
сушкой Т=500С
2-я стадия: конвективная сушилка. Досушивание, частичная
кристаллизация лактозы, охлаждение. Т воздуха, оС: 1 секция =
= (41–45) , 2 секция = (23–27) , 3 секция = (11–15) ,
В пр= 4–5 %
Фасование,
упаковка, маркировка,
хранение продукта
Накопление и хранение
сухой сыворотки
Р и с. 6.8. Схема производства сухой сыворотки
207
208
На рис. 6.10 дана микрофотография сгущенной сыворотки после
завершения предварительной кристаллизации лактозы.
Р и с. 6.10. Кристаллы лактозы в сгущенной сыворотке перед сушкой
• Внесение мелкокристаллической лактозы в качестве затравки стимулирует процесс зародышеобразования кристаллов
лактозы. Скорость вторичного гетерогенного образования зародышей - на поверхности кристаллов самого кристаллизующегося
вещества, намного превосходит скорость гомогенного – независимо друг от друга в объеме пересыщенного раствора.
• Сгущенный концентрат перед сушкой подогревают до
50ºС для снижения вязкости и уменьшения энергетических затрат
в сушилке. Дальнейшее повышение температуры нецелесообразно во избежание декристаллизации лактозы. Подогрев производится в теплообменнике, например «труба в трубе», непосредственно перед подачей в распылитель.
• Процесс сушки отличается более низкой, чем при сушке
молока, температурой поступающего в распылительную сушилку
горячего воздуха – 140ºС, из-за опасности проявления термопластичности сухой сыворотки.
• Температура горячего воздуха на второй стадии при сушке
сыворотки также ниже, чем при сушке молока, чтобы не допустить растворения кристаллов лактозы.
209
• Сухой продукт агломерирован, хорошо охлажден, негигроскопичен, не спекаем. На второй стадии сушки из него выдуваются пылевидные неагломерированные частицы. На рис. 6.11 дана микрофотография частиц сухой сыворотки, не склонной комкованию.
Р и с. 6.11. Микрофотография.
Отсутствие комкования порошка сыворотки
• Трехстадийная сушка, показанная на рис. 4.17, создает усло-
вия для дополнительной кристаллизации лактозы в процессе сушки.
6.5.3 Сушка сверхконцентрированной сыворотки
Предварительная кристаллизация лактозы, продолжающаяся
от 5 до 12 ч, удлиняет технологический процесс, нарушает поточность производства, Компания Ангидро предлагает технологию сушки сверхконцентрированной сыворотки. На рис. 6.12 показаны основные операции традиционной технологии и технологии сушки сверхконцентрированной сыворотки.
Процесс получения сверхконцентрированной сыворотки отличается рядом преимуществ.
Во-первых, повышенная до 72% массовая доля сухих веществ
обеспечивает большую степень пересыщения раствора лактозы и
практически поточную ее кристаллизацию. Скорость кристаллизации лактозы в концентрированной сыворотке показана на рис. 6.13.
Степень кристаллизации лактозы за 5 мин – до 30%, за 10
мин – до 50, за 20 мин – 70%. За счет проведения кристаллизации
в потоке сокращается общая продолжительность технологическо210
го процесса. При меньшем количестве кристаллизаторов требуются меньшие производственные площади для их установки.
Технология сушки сверхконцентрированной
сыворотки
Традиционная технология
Выпаривание в вакуумвыпарном аппарате до 55%
сухих веществ
Выпаривание в пленочном
вакуум аппарате до 60%
сухих веществ
Выпаривание в аппарате
Paraflash до 72% сухих
веществ
Кристаллизация лактозы
до 12 ч
Поточная кристаллизация
лактозы
Распылительная сушка
Распылительная сушка
Р и с. 6.12. Сравнительная оценка технологий сухой сыворотки
Степень кристаллизации лактозы,%
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
20
40
60
80
100
115
Время, мин
Р и с. 6.13. Скорость кристаллизации лактозы в сгущенной сыворотке
с массовой долей сухих веществ 72%
211
Во-вторых, при повышенной концентрации сгущенной сыворотки используется распылительная сушилка меньшей производительности и снижается энергопотребление. Упаковку сухой
сыворотки производят в транспортную тару. Срок годности продукта устанавливает изготовитель. Как правило, это 6 месяцев
при температуре не выше 20оС в помещениях с относительной
влажностью не более 80%. При хранении сухой сыворотки особую значимость приобретают герметичность упаковки и соблюдение регламентируемой влажности.
Использование новых технологий и современного оборудования, в том числе мембранных установок, позволяет экономить
на энергоносителях, получать продукт с более низкой себестоимостью и лучшими качественными показателями.
6.6 Сухая деминерализованная сыворотка
Из-за повышенного содержания минеральных веществ и высокой кислотности творожной сыворотки использование сухих
концентратов сыворотки при производстве некоторых продуктов
питания, например детских и диетических, ограничено.
Концентраты деминерализованной сыворотки отличаются
высоким качеством и повышенной биологической ценностью. На
их основе можно создать новые виды продуктов питания массового употребления, а также детского, диетического и геродиетического назначения. Высушенный деминерализованный белковолактозный концентрат можно использовать в рецептурах кондитерских изделий, мороженого, молочнокислых продуктов.
Для получения сывороточных концентратов с улучшенными
функциональными, технологическими свойствами и вкусовыми
характеристиками разработана технология получения сыворотки,
деминерализованной методами электродиализа и ионного обмена. Уровень деминерализации – 70 и 90%.
По органолептическим показателям сыворотка должна соответствовать характеристикам, указанным в табл. 6.8, по физикохимическим показателям – в табл. 6.9. Показатели безопасности
продукта приведены в табл. 6.6.
Схема производства продукта дана на рис. 6.14. Продукт фасуют в транспортную тару. Гарантийный срок хранения обычно
не более 6 месяцев со дня выработки при температуре (8±2)ºС.
212
Таблица 6.8 – Органолептические показатели сухой деминерализованной сыворотки
Показатель
Характеристика
Вкус и запах
Специфический, сладкий, сывороточный, без наличия
посторонних привкусов и запахов
Консистенция
Однородный тонкодисперсный порошок
Цвет
От белого до кремового
Таблица 6.9 – Физико-химические показатели сухой деминерализованной сыворотки
Показатель
Уровень деминерализации
70%
90%
Влага, не более, %
5
5
Лактоза, не менее, %
78
80
Азотистые вещества, не менее, %
13
13,3
Минеральные вещества, не более, %
3
1
0,5
0,5
25
20
Индекс растворимости, не более, см3
Кислотность восстановленной сыворотки,
не более, оТ
Контрольные вопросы и задания:
1. Назовите виды сухих концентратов сыворотки.
2. Где используется сухая сыворотка?
3. В чем отличие сыворотки от молока по содержанию лактозы, минеральных солей, молочной кислоты в сухом веществе и как это отличие
влияет на процесс сушки сыворотки?
4. В чем причина гигроскопичности сухой сыворотки и как ее не допустить?
5. Почему творожную и казеиновую сыворотку не сушат контактным
способом?
6. Дайте характеристику состава и свойств сыворотки молочной сухой
и сухой деминерализованной сыворотки.
7. Перечислите операции схемы производства сухой молочной сыворотки и режимы технологического процесса.
8. В чем отличие технологии сушки сверхконцентрированной сыворотки от традиционной технологии?
213
Приемка и оценка
качества сыворотки
Центробежная
очистка от жира и
казеиновой пыли
Подогрев до
Т=36-400С
Пастеризация в подогревателях вакуумвыпарного аппарата Т= (70±2), 15 с
Охлаждение до
Т= (4 ± 2)0 С
Сгущение сыворотки в вакуумвыпарном аппарате
СМО сг = (23 ± 1)%
± 0
Подогрев и центрифугирование
Т =(36 ± 2) 0 С
Резервирование и регулирование рН
сгущенной сыворотки. Раскисление раствором едкого натра до рН (6 ± 0,1)
Электродиализ Т =
=(50 ± 2) 0 С или (36 ± 2)0 С
Пастеризация в подогревателях вакуумвыпарного аппарата Т= (70±2), 15 с
Досгущение сыворотки в вакуумвыпарном аппарате
СМО сг = (46 ± 2)%
± 0
Распылительная сушка
Тсг. сыворотки не менее 40ºС, Т горячего воздуха = 170–190ºС, Т выходящего воздуха =
= 55–650С
Охлаждение в системе
пневмотранспорта до Т
не более 250С
Накопление, фасование,
упаковка, маркировка
Р и с. 6.14. Схема производства сухой деминерализованной сыворотки
214
6.7 Сухие молокосодержащие продукты
Постановка на производство сухих молокосодержащих продуктов обусловлена недостатком молока-сырья для эффективной
загрузки производственных мощностей заводов по выработке сухих молочных продуктов.
Экономическая эффективность выработки молокосодержащих продуктов достигается за счет использования в качестве сырья не только молока, но и более дешевых, чем молочные, растительных жиров и белков.
Во ВНИМИ разработана технология сухих молокосодержащих продуктов «Славянских» с разной массовой долей жира.
По органолептическим показателям и физико-химическому составу продукты не отличаются от традиционных сухих молока и
сливок.
Технология молокосодержащих продуктов принципиально не
отличается от технологии сухого молока и сухих сливок, вырабатываемых только из молока. Отличие – в ингредиентах, составлении нормализованной смеси, режимах гомогенизации, более мягких режимах сушки.
Схема производства приведена на рис. 6.15.
При выработке молокосодержащих сухих продуктов в качестве сырья используют:
− молоко-сырье;
− молоко обезжиренное;
− сыворотку;
− сухое обезжиренное молоко;
− молочный жир;
− заменители молочного жира;
− изолят соевого белка;
− соли-стабилизаторы;
− лецитин;
− витамины Е и С;
− дигидрокверцетин.
Использование при производстве сухого продукта заменителей молочного жира стало фактором увеличения выпуска этой
продукции (см. пункт 4.1.7 Заменители молочного жира).
215
Приготовление смеси, внесение эмульгаторов, солейстабилизаторов
Приемка и
оценка
качества молока
или обезжиренного молокасырья и
изолята соевого
белка
Приемка, оценка качества,
расплавление
заменителя молочного жира
Подогрев смеси
Т=40–600С
Эмульгирование
смеси
Охлаждение и резервирование
смеси
Пастеризация в подогревателях циркуляционного
объемного или пленочного ВВА Т= 950С
Сгущение в ВВА СМО сг = 40–54 %. Температура
сгущения по корпусам :72–74 0С → 60–72 0С → 46–
480С (пленочный трехкорпусный ВВА),
68–700С → 50–520С ( циркуляционный
двухкорпусный ВВА)
Гомогенизация при
температуре
сгущения
P=10–15 МПа
Кратковременное резервирование, внесение
витаминов,
дигидрокверцетина
Упаковка, маркировка,
хранение продукта
Распылительная сушка Т.сг молока не менее
40ºС , Тгорячего воздуха = 150–170ºС, Т выходящего воздуха 70–850 С, Влага пр = 3–4%
Охлаждение, фасование
Р и с. 6.15. Схема производства сухого молокосодержащего продукта
Особенности технологии
• Приготовление эмульсии на основе молока и заменителя
молочного жира возможно как перед сгущением, так и перед
сушкой. Сложные липиды лецитины способствуют образованию
и стабилизации эмульсии растительного жира и вносятся в смесь
вместе с заменителями молочного жира.
216
• Окислительная порча жира, оказывающая влияние на сроки хранения консервов, может быть уменьшена за счет использования антиоксидантов. Наиболее активным антиоксидантом растительного происхождения является дигидрокверцетин в дозировке 0,02% к массе жира.
• Для замены части молочных белков используют обычно
соевые протеины, преимущественно в виде изолятов (см. подраздел 4.1.8 Немолочные белки). Их вносят в смесь перед сгущением, или перед сушкой, или способом сухого смешивания с сухой
молокосодержащей основой.
• Внесение солей-стабилизаторов и направленная коррекция
солевого состава повышает термоустойчивость молочных и растительных белков в процессах тепловой обработки, сгущения,
сушки, а также оказывает влияние на хранимоспособность сухого
продукта (см. подраздел 6.3 Сухое молоко повышенной хранимоспособности).
• Замещение молочного жира на растительный резко снижает устойчивость жировой фазы. При одинаковых условиях гомогенизации средний диаметр жировых шариков в 1,5–2 раза больше в молокосодержащих консервах, чем в продуктах, выработанных из цельного молока. Увеличение давления гомогенизации
способствует стиранию этих различий, однако повышение давления выше 15 МПа может вызвать увеличение вязкости сгущенной
смеси и снижение эффективности сушки.
• Гомогенизация при давлении 10–15 МПа снижает содержание аутентичного жира до 3%. Содержание свободного жира в
сухих продуктах выше 3%, как отмечалось в подразделе 4.4
Гомогенизация, вызывает ускоренную порчу продуктов при хранении. В этом же подразделе описаны преимущества гомогенизации сгущенной смеси.
• Растворимость сухих соево-молочных концентратов зависит от структуры белка, степени его денатурации и условий получения. Мягкие режимы сушки (температура горячего воздуха,
подаваемого в сушилку 150–170ºС, выходящего воздуха –
70–85ºС) дают более высокую растворимость и меньшее количество нерастворимого осадка по сравнению с показателями
200–210 и 87–90ºС соответственно.
• Фасуют продукт в потребительскую и транспортную
тару.
217
6.8 Сухие смеси для мороженого
В СССР опыты по сушке смесей для мороженого были начаты в 1937 г. П.Т. Антоновым и И.А. Алейниковым. Сухие смеси
начали изготовлять еще до войны по рецептурам, разработанным
научно-исследовательскими лабораториями Главконсервмолоко
и Главмолоко. Детальное изучение этих смесей показало целесообразность использования их в производстве мороженого.
Сухие смеси транспортабельны, хорошо сохраняются в течение длительного времени, удобны в употреблении, так как для их
разведения используется обычная питьевая вода.
Применение сухих смесей подразумевается для мягкого мороженого, но следует отметить, что они могут применяться и для
изготовления закаленного мороженого, при этом создаются реальные предпосылки для механизации и автоматизации производственного процесса, ликвидации ручного труда.
При выработке различных видов мягкого мороженого из сухих
смесей исключаются стадии изготовления смеси, выдержки ее для
набухания и процесс закаливания. Мороженое из сухих смесей
можно изготовлять непосредственно в торговой сети, а также в
ресторанах, кафе, санаториях, что дает значительный экономический эффект. Мягкое мороженое – продукт кремообразной консистенции, температура его – 5–7ºС, взбитость 40–60%. Оно готово
после выхода из фризера, не подвергается замораживанию и содержит 45–55% воды в замороженном состоянии.
Виды сухих смесей для разных видов мороженого:
• пломбира домашнего;
• сливочного;
• сливочно-белкового;
• сливочно-шоколадного;
• сливочно-кофейного;
• молочного;
• молочного с повышенным содержанием жира;
• молочно-фруктового;
• молочно-фруктового с пониженным содержанием сахара;
• шербета;
• на молочной основе с использованием растворимого кофе;
218
• на молочной основе с использованием яичного порошка;
• на молочной основе с использованием плодово-ягодного
порошка.
Сухие смеси для мороженого содержат 96% сухих веществ, в
том числе сахарозы 36–50%. Массовая доля жира в смесях для
молочного и сливочного мороженого составляет от 11 до 27%, в
смесях для молочно-фруктового мороженого – 0,4–0,5%.
Кислотность после восстановления смесей для молочного и
сливочного мороженого от 24 до 29 0Т, смесей для молочнофруктового мороженого – 60 0Т, индекс растворимости не более
0,5–0,7 см3 сырого осадка.
Характеристика органолептических показателей сухих смесей для мороженого приведена в табл. 6.10.
Таблица 6.10 – Органолептические показатели сухих смесей для
мороженого
Вкус и запах
Консистенция
Цвет
Сладкий, чистый, без
посторонних привкусов
и запахов.
В сухих смесях для молочного мороженого характерно наличие привкуса пастеризации.
Сухим смесям для сливочно-шоколадного и
кофейного мороженого
присущи вкусы соответственно какао и кофе.
Мелкозернистый сухой
порошок, Допускается
наличие крупинок сахара
и комочков, легко рассыпающихся при механическом воздействии.
Белый с кремовым оттенком у смесей на молочной основе.
Светло-коричневый у
сухой смеси для сливочно-шоколадного мороженого, темнокоричневый - для кофейного мороженого.
Допускается наличие
белых вкраплений.
Масса упаковок продуктов от 1 до 30 кг.
Хранение сухих смесей для мороженого предусмотрено при
температуре не выше 10ºС и относительной влажности воздуха
не более 85% в течение 6 месяцев со дня выработки.
6.8.1 Производство сухих смесей
методом высушивания всех компонентов
Сухие смеси для мороженого содержат все необходимые составные части мороженого в заданном соотношении.
219
Технология сухих смесей для мягкого мороженого различных
видов, разработанная ВНИХИ и ВНИМИ в 60-х годах прошлого
века, включала:
− приемку, очистку, охлаждение, нормализацию молока;
− пастеризацию нормализованной смеси;
− добавление водного раствора солей-стабилизаторов –
фосфатов и цитратов;
− сгущение смеси;
− приготовление сахарного сиропа и внесение его в смесь в
конце сгущения;
− приготовление и внесение в смесь желирующего картофельного крахмала и аскорбиновой кислоты;
− гомогенизацию сгущенной смеси;
− сушку;
− охлаждение;
− упаковку сухой смеси.
Фосфаты и цитраты вводили для стабилизация молочных
белков и, следовательно, воздушных пузырьков в мягком мороженом из восстановленной смеси.
Сухие смеси содержат сахар. Существует несколько способов внесения сахара – в виде сиропа, в сгущенную смесь, направляемую на сушку, или путем смешивания сахара с высушенной
основой.
Первый способ позволяет снизить бактериальную обсемененность готового продукта, улучшить его структуру, повысить
растворимость смеси. Второй способ более выгоден, так как не
требует дополнительных затрат тепла на выпаривание воды из
сиропа. Внесение сахара в готовую сухую смесь предупреждает
гидролиз сахарозы. Более низкая вязкость высушиваемой смеси
интенсифицирует процесс сушки. Однако обособленные кристаллы сахара в продукте, не связанные с частицами сухой смеси,
понижают растворимость готовой смеси.
Несколько лучший результат получен при внесении сахара в
виде пудры. В этом случае растворимость сухой смеси улучшается, но все же уступает растворимости смеси, приготовленной с
внесением сахара до сушки.
220
Сахарная пудра в виде слоя толщиной 1-2 см должна быть
обработана бактерицидными лампами на медленно движущейся
ленте.
Качество сухих смесей для мороженого во многом зависит от
вида стабилизатора и его подготовки. Стабилизаторы должны
выдерживать воздействие высоких температур без потери способности к набуханию, а также обеспечивать оптимальную вязкость. Высокая вязкость затрудняет процесс распылительной
сушки.
Разработанный ВНИХИ стабилизатор – картофельный модифицированный желирующий крахмал, обладает способностью
сохранять желирующие свойства в процессе сушки, что позволяет исключить дополнительную обработку смесей после их восстановления.
Смеси с добавлением агароида обладают значительно большей вязкостью, чем приготовленные с модифицированным крахмалом. Кроме того, в процессе сушки агароид частично утрачивает желирующие свойства, в результате чего восстановленная
смесь имеет низкую вязкость по сравнению с вязкостью смеси
мороженого, не подвергаемой сушке.
Структурные свойства мороженого, его консистенция зависят
также от состояния жировой фазы молочной или сливочной смеси. Более тонкое распределение жировых шариков приводит к
большей устойчивости и меньшей опасности подсбивания жира в
процессе сушки, восстановления, замораживания. Для улучшения
структуры мороженого применяют гомогенизацию сгущенного
молока при давлении 5–6 МПа и температуре 55–60ºС.
Основным технологическим процессом при получении сухих
смесей для мороженого является сушка. Сушка смеси с добавленным свекловичным или другим сахаром и стабилизатором затруднительна, так как высушивается клейкий раствор и возникает
опасность налипания продукта на стенки сушилки.
Клейкость можно предотвратить быстрым охлаждением сгущенного молока, в результате чего происходит кристаллизация
сахаров.
Изменяя концентрацию сухих веществ в смеси и режим сушки, можно добиться высушивания различного вида смесей для
мороженого с полным или частичным содержанием сахара.
221
Оптимальная массовая доля сухих веществ сгущенной смеси,
направляемой на сушку, 40–42%.
Cливочную смесь для мороженого лучше сушить при температуре сушильного агента 145–150ºС и отходящего воздуха
70–75ºС. Температура смеси перед сушкой 60ºС.
6.8.2 Производство смесей методом
смешивания сухих компонентов
Создание стабилизаторов, набухающих в холодной воде и не
требующих тепловой обработки для набухания, – карбоксиметилкрахмал, экструзионный крахмал, крахмал, набухающий в холодной воде, а также композиция двух последних стабилизаторов – позволило разработать технологию смесей для мороженого,
основанную на смешивании отдельных сухих сырьевых компонентов. При этом существенно расширился ассортимент сухих
смесей.
Вырабатывают смеси на фруктовой основе с добавлением
молочной основы: Клубничка, Малинка, Дюймовочка, Замоскворечье, Клубника со сливками; смеси на молочной основе с использованием яблочного сока и многие другие. В качестве молочной основы используют сухое цельное, сухое обезжиренное
молоко, сухие сливки. Разработана технология сухих смесей для
мягкого мороженого, вырабатываемых на основе использования
творожной сыворотки.
Схема производства включает:
− приготовление сухой основы (молочной, сливочной, фруктовой);
− смешивание сухой основы с различными пищевкусовыми
продуктами, например быстрорастворимым кофе, какаопорошком, плодовоягодным порошком, яичным порошком, сухим
яичным белком, сухим яичным желтком, стабилизатором, набухающим в холодной воде.
Использование яичного порошка и сухого яичного желтка
улучшает структуру мороженого, а применение сухого яичного
белка позволяет улучшить консистенцию мороженого, содержащего небольшие массовые доли сухого обезжиренного молочного остатка;
222
− внесение сахара, пропущенного через просеиватель, или в
виде сахарной пудры;
− тщательное перемешивание всех компонентов до однородной массы;
− фасование, упаковку сухих смесей для мороженого.
Данный, более прогрессивный способ производства сухих
смесей имеет ряд преимуществ:
− вследствие меньшей вязкости поступающей на сушку смеси повышается производительность распылительной сушилки;
− уменьшаются потери готового продукта из-за меньшего
налипания на стенки сушильной башни;
− появляется возможность увеличить содержание стабилизатора в сухой смеси и тем самым улучшить качество мороженого.
6.9 Сухое масло
Метод производства сухого масла из сливок и из эмульсии
топленого масла в обезжиренном молоке был разработан во
ВНИМИ в 1947 г.
Освоение производства в заводских условиях проводилось на
Алексеевском заводе сухого молока в Татарии. Сухое масло
представляло собой высокожирные сухие сливки и обладало их
свойствами.
Важным свойством сухого масла была его относительная
стойкость и способность сохранения структуры в условиях повышенной температуры, когда различные виды сливочного масла
расплавлялись, теряя свою структуру и частично выделяя чистый
молочный жир.
Сухое масло представляло собой сухой, рассыпающийся пушистый порошок кремового цвета, обладающий приятным специфическим сладковатым вкусом и запахом.
Частицы сухого масла размером от 15 до 45 мкм в диаметре
имели шарообразную форму и состояли из жира, покрытого белковой пленкой, которая изолировала их друг от друга и предупреждала выделение жира при нагревании.
Сухое масло содержало от 70 до 83% жира, от 12 до 22% сухих обезжиренных веществ, от 2 до 5% влаги, однако при выгрузке из сушилки скребками и шнеком масла с массовой долей
223
жира 80–83% отмечалось выделение жира. Масло с массовой долей жира 70–76% выгружали из сушильной башни обычным способом, как при производстве сухого молока. Состав сухого масла
регулировали путем нормализации исходной смеси.
Технологический процесс включал:
• приготовление нормализованной смеси с массовой долей
сухих веществ 50%;
• эмульгирование в гомогенизаторе;
• пастеризацию смеси при температуре 85–870С без выдержки;
• сушку в распылительной сушилке при температуре входящего воздуха 140–1500С.
Сухое масло в герметичной упаковке могло сохраняться без
существенных изменений при комнатной температуре до 10 месяцев, в негерметичной упаковке в тех же условиях – 6 месяцев.
Сухое масло приобретало консистенцию обычного сливочного масла при добавлении к нему 12–14% воды. Его использовали
при выработке восстановленного масла, сливок, в производстве
мороженого, творожных масс и при изготовлении различных
блюд, особенно соусов и сдобных хлебобулочных изделий.
Во ВНИИМС проф. Ф.А. Вышемирским с соисполнителями
Н.В. Ивановой и А.В. Дунаевым разработана технология сухого
масла с добавлением белкового концентрата и с регулируемым
жирнокислотным составом. Сухое масло вырабатывали из натуральных высококачественных сливок с массовой долей жира не
менее 30%.
Белковый концентрат, используемый в качестве стабилизатора для повышения устойчивости жировой дисперсии, получали из
обезжиренного молока и добавляли в сливки перед сушкой. Массовая доля белкового концентрата в смеси со сливками – 10–15%.
Полученную смесь гомогенизировали и сушили на распылительной сушилке. Сухой порошок просеивали и охлаждали до температуры 17–19ºС.
Срок годности сухого масла при температуре от 0 до 10ºС и
относительной влажности воздуха не более 85% 12 месяцев независимо от упаковки. Состав сухого масла, выработанного с добавлением белкового концентрата, приведен в табл. 6.11, схема
производства – на рис. 6.16.
224
Таблица 6.11 – Состав сухого масла
Показатель, %
Массовая доля жира
Массовая доля СОМО
Массовая доля воды
Значение
80
16
4
Сливки, соответствующие
требованиям национального
стандарта, жирностью не
менее 30%
Приготовление смеси сливок
и белкового концентрата
70
26
4
Обезжиренное молоко, соответствующее требованиям
национального стандарта
Белковый концентрат
Гомогенизация смеси
Т=(90±2) 0С
Р= (6 ±1) МПа
Распылительная сушка
Т смеси 50–550С,
Т горячего воздуха –
150–1700С,
Т выходящего воздуха
75–850С
Просеивание и охлаждение
продукта до Т=17–190С
Фасование, маркировка, упаковка, хранение продукта
Р и с. 6.16. Схема производства сухого масла
225
Восстанавливали сухое масло в кипяченой, охлажденной до
температуры 40–50ºС в воде в соотношении 2–3 части продукта к
одной части воды.
Особенность состава сухого масла, выработанного по предложенной технологии, заключается в том, что в нем соотношение
веществ сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО) практически идентично составу СОМО в традиционном сладкосливочном масле. Именно этим авторы объясняют повышенную
растворимость сухого масла, его высокую хранимоспособность,
вкус и запах, присущие традиционному маслу.
Для регулирования жирнокислотного состава предложена замена молочного жира растительными – оливковым и кукурузным, на 25 и 35% соответственно.
6.10 Сухие продукты для детского питания
6.10.1 Исторический аспект
Повешение рождаемости – одно из направлений национальной политики России, поэтому следует ожидать увеличения
спроса на продукты детского питания, причем необходимо не
только увеличение их выработки, но и многофункциональность.
Для детей первого года жизни лучшей пищей является материнское молоко, удивительным образом приспособленное к
удовлетворению всех потребностей ребенка в основных пищевых
веществах, обладающее защитными функциями, стимулирующее
все жизненные процессы детского организма. Однако немало
объективных и субъективных причин перевода ребенка на смешанное или искусственное вскармливание. В искусственном
вскармливании полностью или частично нуждаются более 60%
детей первого года жизни.
Велика доля детей, страдающих различными заболеваниями,
напрямую связанными с их питанием. Направленное изменение
состава молока – основа диет при многих заболеваниях. Легко
усвояемые концентраты молочных белков, жира, обогащенные
биологически активными добавками, незаменимы для детей, перенесших тяжелые болезни и хирургические операции.
Исходя из вышеизложенного, актуальность увеличения производства сухих продуктов для детского питания не вызывает
сомнений.
226
В шестидесятых годах прошлого века ряд молочноконсервных заводов нашей страны вырабатывал сухие смеси для
детей, например сухое молоко для детей грудного возраста, но
широкое промышленное производство продуктов для детского
питания началось в 1971 г. с выработки на Истринском комбинате детских продуктов сухих смесей Малютка и Малыш.
Сухая смесь Малютка предназначалась для искусственного и
смешанного вскармливания здоровых и недоношенных детей с
первых дней жизни до 1–2 месяцев; смесь Малыш – для искусственного и смешанного вскармливания здоровых и недоношенных
детей с 1–2-месячного возраста до 1 года.
Технологический процесс включал выработку сухой молочной основы и смешивание ее с различными ингредиентами.
Сухую молочную основу получали путем высушивания на
распылительных сушильных установках пастеризованной сгущенной смеси молока, обезжиренного молока, пахты, сливок,
растительного дезодорированного масла, витаминов А, Д2, Е, лимоннокислых солей калия и натрия, (дополнительно солодового
экстракта – при выработке смеси Малютка).
Для получения готовой смеси Малютка сухую молочную основу смешивали с сахарной пудрой, концентратом водорастворимых витаминов и глицерофосфата железа.
При выработке смеси Малыш сухую молочную основу смешивали с сахаром, обработанной мукой для детского и диетического питания или толокном, витаминами С, РР, В6 и глицерофосфатом железа.
Обе сухие смеси были приближены по составу к женскому
молоку. Перед употреблением восстановленную смесь требовалось прокипятить.
В настоящее время основные производители сухих молочных
продуктов для детского, диетического и лечебного питания в
России – ОАО «Детское питание» Истра-Нутриция (работает с
1971 г.) и компания «Нутритек», открывшая в 2002 г. завод по
производству современного детского, диетического, лечебного и
специального питания. Оба завода расположены в Истре в 54 км
от Москвы.
При производстве продуктов обеспечивается комплексный
подход к решению вопросов питания новорожденных, детей
227
грудного и младшего возраста, а также взрослых, нуждающихся в
специальных лечебных продуктах. В ассортименте обоих предприятий десятки адаптированных продуктов для детского питания без консервантов и искусственных добавок. Компания «Нутритек» вырабатывает также широкий ассортимент энпитов, предназначенных для больных детей и взрослых.
6.10.2 Технологические приемы
при производстве продуктов для детского питания
Продукты для детского питания вырабатывают двумя способами:
• смешиванием сухой молочной основы с различными ингредиентами;
• высушиванием всех компонентов.
Способы гуманизации коровьего молока определены на основании сравнения его состава с составом женского молока.
В женском молоке, в отличие от коровьего:
• меньше белка, причем казеин не является основным, его
доля только 20% от общего, много альбумина, преобладает α-лактальбумин, самый термоустойчивый среди сывороточных;
• уровень β-лактоглобулина низкий;
• отмечается высокое содержание защитных факторов лактоферрина и лизоцима. Лактоферрин – железосвязывающий белок, он обладает антибактериальным и противоанемичным действием, подавляет БГКП. Содержание лизоцима ≈ 100 мкг/см3,
лизоцим способствует становлению и развитию иммунной системы новорожденных, стимулирует защитные силы организма
ребенка, усиливает активность ферментов желудочно-кишечного
тракта;
• в отношении углеводов, наряду с лактозой в женском молоке присутствуют полисахариды, они не гидролизуются в желудочно-кишечном тракте и обладают бифидогенной активностью;
• в составе молочного жира женского молока, в отличие от
коровьего, преобладают полиненасыщенные жирные кислоты;
• минеральных веществ в женском молоке меньше, за исключением железа, которого в 2,5 раза больше, чем в коровьем.
228
При выработке продуктов для здоровых грудных детей в условиях недостатка или отсутствия женского молока применяют:
• изменение соотношения казеина и сывороточных белков
до 40:60 внесением концентрата сывороточных белков и сухой
гуманизирующей добавки, приготовленной из сыворотки с 70%
уровнем деминерализации;
• снижение содержания минеральных солей, повышение содержания железа;
• изменение жирнокислотного состава молочного жира, увеличение содержания полиненасыщенных жирных кислот внесением кукурузного масла, обогащение среднецепочными триглицеридами за счет свиного жира;
• внесение эмульгаторов – фосфатидных концентратов, лецитина, казеината натрия;
• корректировка углеводного состава внесением декстринмальтозы, источника мальтозы, способствующей развитию бифидофлоры в кишечнике;
• обогащение защитными факторами - лизоцимом, бифидумфакторами.
При выработке продуктов для детей с различными заболеваниями применяют:
• замену молочного белка на изолят генетически немодифицированного соевого белка;
• использование в качестве белкового компонента казецита;
• сбраживание лактозы молока молочнокислыми бактериями;
• внесение живых клеток бифидобактерий;
• обогащение продуктов белком, аминокислотами, витаминами.
• ультрафильтрацию молока и смешивание различных компонентов с выделенным белком;
В качестве продуктов прикорма вырабатывают каши на молочной основе с добавлением рисовой, гречневой, овсяной муки,
овощей и фруктов.
229
6.10.3 Классификация продуктов
Г.Ю. Сажиновым, Н.Н. Липатовым и О.И. Башкировым предложена классификация продуктов детского питания, демографически необходимых в XXI веке, представленная на рис. 6.17.
Авторы отмечают, что предлагаемая классификация является
постановочной и должна способствовать появлению новой сферы
междисциплинарных знаний и новых продуктов.
Продукты детского питания
Для опосредованного
питания плода в период внутриутробного
развития (1)
Для опосредованного
питания
новорожденных (2)
Адаптирующие продукты питания грудных детей при дефиците женского молока
(3)
Для прикорма в условиях нормальной лактации после 6 месяцев
(4)
Для лечебного питания
детей раннего и младшего возраста (5)
Потребительски адаптированные продукты
для индивидуального и
централизованного питания детей (6)
Р и с. 6.17. Обобщенная классификация
продуктов детского питания
Первая группа продуктов не должна отождествляться с продуктами питания для беременных женщин.
Продукты для опосредованного питания плода должны обеспечивать его макро- и микронутриентами в соотношениях и формах, необходимых:
− для нормального развития плода;
230
− для внутриутробного формирования головного мозга и
нервной системы, предопределяющих интеллектуальный и психоэмоциональный потенциал будущего ребенка;
− для развития ребенка в последующие периоды его жизни.
Например, Фемилак – сухой сбалансированный продукт для
дополнительного питания беременных женщин в течение всего
срока беременности. Продукт содержит железо, цинк, фолиевую
кислоту, витамин Е и других необходимые компоненты.
Однозначная информация о том, какие компоненты и в каких
количествах необходимо вводить в продукты для опосредованного питания плода пока отсутствует.
Предназначение продуктов второй группы заключается в
том, что, будучи потребленными как продукты питания матери,
они нормализуют лактационные функции кормящих грудью матерей. Продукты для опосредованного питания новорожденных
стабилизируют цепь «мать – молочная железа – материнское молоко – ребенок».
Третья группа классификации объединяет продукты, используемые для питания грудных детей в условиях дефицита или
полного отсутствия молока матери. Понятие «адаптирующие
продукты» является более емким, чем понятия «заменители женского молока» или «адаптированные продукты для питания грудных детей». Адаптирующие продукты должны быть не только
приближены по макро- и микронутриентному составу к зрелому
женскому молоку, но и учитывать физические свойства нутриентов, а также буферность, активную и титруемую кислотность
дисперсионной среды, осмолярность и другие биофизикохимические и микробиологические параметры, свойственные женскому
молоку.
Примеры продуктов этой группы:
− молочная смесь «Крошка» – для смешанного или искусственного вскармливания детей от рождения и на протяжении всего
первого года жизни;
231
− сухой молочный продукт «Аистенок» для вскармливания
новорожденных детей с первого месяца жизни при недостатке
или отсутствии материнского молока;
− «Малютка Истринская» – для детей с первых дней жизни;
− Нутрилак – сухая молочная смесь для смешанного и искусственного вскармливания здоровых детей с рождения до одного года, способная обеспечить правильный рост и гармоничное
развитие ребенка. Существует несколько разновидностей этого
продукта, рассчитанных на детей разного возраста в пределах
первого года жизни: Нутрилак 0-6, Нутрилак 0-12, Нутрилак 6-12.
Четвертая группа объединяет продукты для прикорма грудных детей. С 6-месячного возраста грудному ребенку объективно
недостаточно молока нормально лактирующей матери для обеспечения организма основным пластическим материалом, формирующим его тканевые структуры.
Продуктами прикорма для грудных детей являются гарантированно безвредные пищевые продукты, вводимые дополнительно к грудному молоку или адаптирующим продукта в рационы
детского питания с 5–6 месяцев для компенсации дефицита основных пластических веществ, энергогенных компонентов и других макро- и микронутриентов, включая жиры и водорастворимые витамины.
Примеры продуктов этой группы:
− безмолочные низкоаллергенные каши на основе «Малышки», рисовой и гречневой группы, без сахара, соли. Они годятся с
четвертого месяца жизни, как для здоровых детей, так и для детей
с различными формами аллергии;
− «Малютка Плюс» – молочные смеси для детей с одного
года с добавлением злаков и пищевых волокон;
− быстрорастворимое витаминизированное молоко, предназначенное для детей старше одного года, обеспечивающее ребенку до 50% его суточной потребности в витаминах группы В и более 20% в витамине С, предотвращающее развитие болезней.
232
Пятая группа объединяет продукты для питания детей раннего и младшего возраста с различными заболеваниями – аллергией на белки коровьего молока или их непереносимостью, лактазной недостаточностью, непереносимостью сахарозы, диабетом, острой почечной недостаточностью, функциональными нарушениями деятельности желудочно-кишечного тракта, малой
массой тела (недоношенные дети).
Обеспечивая лечебный эффект, эти продукты должны снабжать организм детей метаболически адекватными количествами
питательных веществ, обладая при этом приятным вкусом и запахом.
Для детей, страдающих непереносимостью лактозы, разработаны специальные смеси, приближенные по составу к женскому
или коровьему молоку, но не содержащие лактозы.
В эту группу можно включить энпиты – продукты энтерального (зондового) питания, когда обычный прием пищи невозможен, ограничен или недостаточен.
Примеры продуктов этой группы:
− Нутрилак-соя – сухая безмолочная смесь на основе изолята генетически немодифицированного соевого белка, не содержащая молочного белка, лактозы и глютена, предназначенная для вскармливания с рождения до 1 года детей с аллергией
на белки коровьего молока или их непереносимостью, с лактазной недостаточностью, с непереносимостью сахарозы. Данный
продукт позволяет осуществлять сбалансированное вегетарианское питание;
− Пре-Нутрилак – специализированная сухая молочная смесь
с повышенным содержанием белка для вскармливания недоношенных детей с массой тела менее 2 кг в сочетании с грудным
молоком. При отсутствии у матери молока Пре-Нутрилак полностью обеспечивает повышенные энергетические потребности недоношенного ребенка;
− Нутрилак-АР – специализированная молочная смесь для
смешанного и искусственного вскармливания детей с рождения
233
до года при наличии функциональных нарушений желудочнокишечного тракта: срыгиваний, кишечных колик и запоров;
− Нутрилак-Бифи 0-12 – полностью сбалансированная детская молочная смесь, в которую добавлены живые бифидобактерии, для детей с нарушениями функции пищеварения, а также
для коррекции и профилактики отклонений в кишечнике;
− Нутриэн-нефро – специализированная смесь с высоким
содержанием незаменимых аминокислот для детей старше 3-х
лет и взрослых с хроническими заболеваниями почек и острой
почечной недостаточностью, в т. ч. получающих диализную терапию;
− Нутриэн-юниор – для детей от 1 года до 3-х лет при различных заболеваниях, обеспечивает суточную потребность ребенка в основных питательных веществах;
− Нутриэн-стандарт – полноценная сбалансированная смесь
для использования в виде напитка или дополнительного питания
для взрослых и детей старше 3-х лет при различных заболеваниях. Полностью обеспечивает суточную потребность организма в
основных питательных веществах, энергии, минералах, витаминах и микроэлементах. Может в течение длительного времени
применяться как единственный источник пищевых веществ и
энергии;
− Нутриеэн-диабет – специализированная смесь для лечебного питания детей старше 3-х лет и взрослых, больных диабетом
или с ограниченной переносимостью глюкозы. Реологические
свойства позволяют вводить смесь через зонды любого диаметра,
в том числе ниппельные;
− Нутриэн-пульмо – для использования в виде напитка или
дополнительного питания детей старше 3-х лет и взрослых, страдающих хроническими легочными заболеваниями. Смесь можно
вводить через зонды любого диаметра.
Шестая группа включает продукты, объединенные понятием
потребительски-адаптированные. К этой категории относят про234
дукты с соответствующей медико-биологическим требованиям
пищевой ценностью и обладающие:
− повышенной хранимоспособностью;
− простотой и инстантностью подготовки к употреблению;
− изысканным (в восприятии ребенка) вкусом и запахом.
После восстановления продукты инстантной формы готовы к
употреблению без кипячения.
Получение продукта такой формы возможно при условии
проведения обработки белков солями и нагрева сгущенной смеси
перед сушкой.
Ознакомимся с технологией одного из продуктов пятой
группы – для лечебного питания детей раннего и младшего
возраста.
6.10.4 Технология сухого молочного продукта
Нутрилак безлактозный
Характеристика продукта
Предназначение – для вскармливания с первых дней жизни
детей с непереносимостью лактозы;
Принцип консервирования – ксероанабиоз.
Способ консервирования – понижение активности воды удалением влаги при сгущении и сушке.
Органолептические показатели: вкус и запах чистый, допускается слабый привкус добавленных компонентов.
По внешнему виду – мелкий сухой порошок. Допускается наличие комочков, легко рассыпающихся при механическом воздействии.
Цвет белый с кремовым оттенком.
В восстановленном виде – белый.
Показатели состава и свойств продукта приведены в
табл. 6.12.
235
Таблица 6.12 – Физико-химические и микробиологические показатели
продукта
Физико-химические
Значение
показатели
Ж пр,% не менее
26,5
Белок пр, % не менее
12
Лактоза пр,% не более
0,08
Влага пр,% не более
3,0
Зола пр,% не более
3.0
рН восстановленного продукта
6,6–6,9
Чистота восстановл. продукта
Не ниже 1 группы
Индекс растворимости
Не более 0,2 см3
В продуктах также нормируется содержание:
• мальтодекстрина;
• минеральных веществ - калия, натрия, кальция, фосфора, хлоридов, магния,
железа, цинка , меди, йода, селена;
• витаминов: А, Дз, Е, К, С, РР, В1, В2, В6, В12, Н (биотина), фолиевой кислоты;
холина, L-карнитина, инозита, таурина
В соответствии с требованиями Технического регламента на молоко и молочную
Микробиологические
продукцию к молочным продуктам детскопоказатели
го питания для детей раннего возраста
Допустимые уровни, мг/кг(дм3) не более
Показатели безопасности
Афлатоксин М1
0,00002
Антибиотики:
левомицетин
Не допускается
тетрациклиновая группа
Не допускается
стрептомицин
Не допускается
пенициллин
Не допускается
Токсичные элементы:
свинец
0,02
мышьяк
0,05
кадмий
0,02
ртуть
0,005
Пестициды (в пересчете на жир):
гексахлорциклогексан
0,02
ДДТ и его метаболиты
0,01
Показатель окислительной порчи Перекисное число не более 4 ммоль активного кислорода/ кг жира
Осмоляльность
290–320 мОсм/л
Радионуклиды:
цезий-137
40 Бк/кг
стронций-90
25 Бк/кг
236
Производство продукта осуществляется в следующей последовательности:
• приемка и хранение компонентов;
• приготовление белковой смеси;
• обработка белков солями;
• приготовление белково-углеводной смеси;
• приготовление масляно-витаминной смеси;
• приготовление нормализованной смеси;
• сгущение и сушка;
• фасование и упаковка продукта.
Схема производства продукта показана на рис. 6.18–6.22.
Приемка и хранение компонентов
Для выработки продукта Нутрилак используют:
− цельное или обезжиренное коровье молоко, подвергнутое
мембранной фильтрации или сухой белковый продукт;
− сухую деминерализованную молочную сыворотку или концентрат сывороточных белков;
− кукурузное, соевое, кокосовое, пальмовое масло;
− мальтодекстрин;
− минеральные соли;
− витамины А, Д3, Е, К, С, РР, В1, В2, В6, В12, фолиевую кислоту;
− холин, биотин, инозитол, L-карнитин, таурин.
Сухие источники белка и углеводов, витамины, минеральные
соли, добавки хранят в транспортной таре в соответствии с нормативными документами на эти продукты. Растительные масла
принимают в автомолцистернах или в стальных бочках. Жидкие
масла перекачивают через фильтр в резервуар промежуточного
хранения, снабженный системой азотирования. Линия приемки
масла должна продуваться азотом после каждой партии масла.
Для этого применяют азот газообразный или жидкий особой чистоты. Кокосовое и пальмовое масла хранят в транспортной таре.
Приготовление белковой смеси
Варианты приготовления белковой смеси зависят от используемых компонентов: молока и сухого концентрата сывороточных белков, или сухого обезжиренного молока и сухой деминерализованной сыворотки и т.д. Один из вариантов приготовления
белковой смеси показан на рис. 6.18.
237
Молоко-сырье
Подогрев до
(40±2)0С
Сепарирование
Пастеризация обезжиренного молока
Т=(88±2)0С с
выдержкой16 с
Охлаждение до
(4±2)0С
Сливки
Лимоннокислый
калий и натрий
Раствор 5%-ной
концентрации
Питьевая вода
Ультрафильтрация
Сухой КСБ
Охлаждение концентрата молочного
белка до (4±2)0С
Растворение КСБ в
растворе
концентрата
Обработка белков
солями 15 мин,
рН=6,0
Подогрев
Т= (50±2)0С
Ультрафильтрат на
промпереработку
Пастеризация Т= (76±2)0С и охлаждение до
Т= (4±2)0С раствора белков.
Получена белковая смесь
Р и с. 6.18. Приготовление белковой смеси
(продолжение схемы производства на рис. 6.19)
Обработка белков солями. Приготовление белково-углеводной смеси (см. рис. 6.19).
238
Питьевая вода
Т=40-450С
Пастеризованная и
охлажденная белковая
смесь
Лимоннокислый
калий и натрий
Раствор 10%-ной
концентрации
Постоянное перемешивание белкового раствора с солями
в течение 2-2,5 ч. Поддержание рН 6,65–6,95. Внесение,
при необходимости, водных растворов гидроокиси калия
или лимонной кислоты
Подогрев белкового
раствора Т= (60±2)0С
Мальтодекстрин
Растворение мальтодекстрина в белковом растворе, очистка белково-углеводной смеси, пастеризация смеси при Т=
(76±2)0С с выдержкой 16 с и охлаждение до Т= (4±2)0С.
Получена белково-углеводная смесь
Р и с. 6.19. Обработка белков солями и приготовление
белково-углеводной смеси (продолжение схемы производства на рис. 6.20)
Обработка приготовленной белковой смеси раствором лимоннокислого натрия и лимоннокислого калия проводится для:
− повышения термоустойчивости молока;
− обеспечения возможности нагрева сгущенного молока перед сушкой и инстант-свойств готового продукта. При исключении этих солей из состава продукта после нагрева до высоких
температур белки молока могут коагулировать;
− получения легко усвояемых организмом ребенка казеиново-натриевых и казеиново-калиевых солей.
Цитраты растворяют в питьевой воде с температурой 15–20ºС
до образования раствора с массовой долей сухих веществ не более 10%, вносят в белковый раствор, выдерживают при постоянном перемешивании 2–2,5 ч и определяют активную кислотность,
которая должна быть 6,65–6,95. При необходимости корректи239
ровки рН применяют водный раствор гидроокиси калия или водный раствор лимонной кислоты. Мальтодекстрин растворяют в
белковом растворе, подогретом до температуры (60±2)ºС. Если
смесь необходимо очистить, ее подогревают до температуры
(40±2)ºС, очищают, пастеризуют при температуре (76±2)ºС с выдержкой 16 с и охлаждают до температуры (4±2)ºС.
Приготовление масляно-витаминной смеси
(см. рис. 6.20)
Кукурузное и соевое масло в соотношении 2:3 перекачивают
в резервуар для приготовления масляно-витаминной смеси, при
постоянном перемешивании вносят жирорастворимые витамины
А, Д3, Е, К1, предварительно растворенные в 1 кг кукурузного
масла, и лецитин, необходимый в процессе эмульгирования, далее смесь подогревают до 60–65ºС.
Кукурузное масло
1 кг кукурузного масла
Витамины А, Д3, Е, К1
Кокосовое масло,
разогретое в бочках до
Т= 60–650С
Соевое масло
Смешивание кукурузного и соевого масло в соотношении 2:3 и
внесение предварительно растворенных жирорастворимых витаминов
Подогрев смеси до Т= 60–650С,
Внесение расплавленного кокосового и пальмового масла, перемешивание не менее 20 мин
Получена масляно-витаминная
смесь
Пальмовое масло, разогретое в бочка до
Т= 60–650С
Р и с. 6.20. Приготовление масляно-витаминной смеси
(продолжение схемы производства на рис. 6.21)
240
Кокосовое и пальмовое масло предварительно разогревают в
бочках до до 60–65ºС, перекачивают в резервуар для приготовления
масляно-витаминной смеси.
Полученную смесь перемешивают не менее 20 мин и направляют на приготовление эмульсии.
Приготовление нормализованной смеси
(см. рис. 6.21)
Белково-углеводную смесь и масляно-витаминную смесь в
соотношении 10:1, подогретые до (65±2)ºС, направляют на гомогенизацию. Давление на первой ступени 12,5 МПа, на второй –
5 МПа.
Нормализованная смесь должна иметь жировые шарики диаметром не более 5 мкм и не образовывать скопления.
Нормализованную смесь пастеризуют при температуре
(76±2)ºС с выдержкой 30 с и охлаждают до температуры
(4 ± 2)ºС.
В смесь при постоянном перемешивании вносят водный раствор водорастворимых витаминов, микро и макроэлементов, биологически активных веществ.
В нормализованной смеси после перемешивания в течение 20
мин определяют массовые доли жира, белка, сухих веществ.
Если отношение Ж/СОМО больше нормы, его корректируют
сухим обезжиренным молоком для доведения белка до нормы,
остальные недостающие элементы восполняют мальтодекстрином.
Если отношение Ж/СОМО меньше нормы, то массовую долю жира повышают добавлением масляно-витаминной смеси, которая при этом проходит гомогенизацию с нормализованной смесью.
В нормализованной смеси после перемешивания в течение
20 мин определяют активную кислотность и доводят рН до
6,65–7,0, применяя при необходимости 5% водный раствор гидроокиси калия или 5% водный раствор лимонной кислоты.
241
Белково-углеводная
смесь
Витамины,
биологические активные
добавки,
макро и микроэлементы
(в виде растворов)
аскорбиновая кислота.
В1, В2, В6, В12, РР,
Вс (фолиевая кислота),
пантотенат
кальция,
инозитол, карнитин,
таурин, холин, биотин,
йодистый калий, двууглекислый натрий, лимонная кислота, сернокислое железо, сернокислый цинк, сернокислая медь, хлористый
магний, хлористый калий, хлористый марганец, фосфорнокислый
калий, фософорнокислый кальций, углекислый кальций
Масляно-витаминная
смесь
Смешивание белково-углеводной
смеси и масляно-витаминной смеси в
соотношении 10:1
Подогрев смеси до Т= (65±2)0С
Гомогенизация смеси
Р1=(125±5)кг/см2, Р2=(50±5)0С кг/см2
Пастеризация смеси Т= (76±2)0С с
выдержкой 30 с
Охлаждение до Т= (4±2)0С и перемешивание не менее 20 мин
Последовательное внесение всех
компонентов в нормализованную
смесь при постоянном
перемешивании
Контроль и коррекция нормализованной смеси по массовой доле жира,
белка, сухих веществ, рН.
Получена нормализованная смесь
Р и с. 6.21. Приготовление нормализованной смеси
242
Сгущение, сушка, фасование, упаковка продукта
(см. рис. 6.22)
Нормализованная смесь
Тепловая обработка нормализованной
смеси Т= 105–1100С
Сгущение смеси до
45–48%
Тепловая обработка сгущенной смеси
Т= 100–1170С, выдержка 1–15 с
Многостадийная сушка и охлаждение
продукта
Фасование, упаковка, маркировка,
хранение продукта
Р и с. 6.22. Сгущение и сушка
Нормализованную смесь подвергают тепловой обработке и
сгущению. Сгущенную смесь перед сушкой также нагревают.
Высокотемпературный нагрев сгущенной смеси без коагуляции возможен благодаря предшествующей обработке белков солями и необходим для существенного снижения содержания
микроорганизмов в продукте, который можно использовать в
пищу сразу после восстановления – без тепловой обработки.
Разработаны инфузионные системы тепловой обработки, позволяющие нагреть сгущенную смесь от 60 до 120ºС в течение
0,1 с. Среда нагрева в инфузионной камере – пар. Какой-либо
контакт с поверхностью отсутствует, что продлевает время между CIP мойками. Нагревание происходит в середине камеры. Для
предупреждения подгорания дно камеры постоянно покрыто
микропленкой из воды. Упор на минимальный контакт делается
уже на входе в камеру, где продукт разбивается на тонкие нити,
243
входящие в паровую камеру по круговой траектории. Многостадийная сушка гарантирует получение охлажденного продукта повышенной растворимости.
Продукт фасуют в картонные пачки с внутренним герметично сваренным пакетом-вкладышем из комбинированного материала для сухих молочных продуктов или других материалов
отечественного или импортного производства, разрешенных для
контакта с сухими молочными продуктами для детского питания,
а также в металлические банки со сплошной или съемной крышкой, получаемые по импорту и разрешенные для контакта с сухими молочными продуктами для детского питания.
Номинальная масса продукта в пачке и банке 400 г.
Во внутренний пакет или в банку дозируется требуемая масса
порошка, проводится вакууммирование, азотирование. Упаковка
герметично закрывается. После термосварки пакета через 15 мин
массовая доля кислорода в нем должна быть не более 2%.
Контрольные вопросы и задания:
1. Обоснование необходимости промышленного производства сухих
продуктов для детского питания.
2. Классификация продуктов.
3. Технологические приемы, применяемые при производстве сухих
продуктов для детского питания различных классификационных групп.
4. Технология продукта Нутрилак безлактозный.
5. Обеспечение инстант-свойств продуктов.
6. Особенности фасования сухих продуктов для детского питания.
7 СУХИЕ ЗАМЕНИТЕЛИ
ЦЕЛЬНОГО МОЛОКА ДЛЯ ТЕЛЯТ
Возможность замены цельного молока при выращивании
молодняка сельскохозяйственных животных другими, не менее
ценными кормами давно привлекала внимание исследователей.
Впервые об этом упоминается в Еженедельных известиях
Российского вольного экономического общества за 1788–1789 гг.
В середине 60-х – начале 70-х годов прошлого века в нашей
стране была принята государственная программа по развитию
новой отрасли - производству сухих заменителей цельного молока для сельскохозяйственных животных (ЗЦМ).
244
В 1969 г. по инициативе директора Всесоюзного научноисследовательского института молочной промышленности Н.Н. Липатова и заместителя директора А.А. Соколова в институте была
организована научно-исследовательская лаборатория ЗЦМ. Работы
в этом направлении проводились также во Всесоюзном институте
жиров.
Освоение технологии происходило на действующих молочноконсервных заводах, были введены также десятки новых заводов
по производству этого продукта. Ежегодно в Советском Союзе вырабатывали около 400 тыс. т сухого ЗЦМ, в результате чего молочная промышленность дополнительно получала около 7 млн. т молока, которое использовали на питание людей в виде различных
молочных продуктов.
После резкого спада в конце девяностых годов прошлого века
объемы производства ЗЦМ стали увеличиваться, однако пока они
не достигли и 10% от уровня 1990 г. Один из крупнейших производителей ЗЦМ в России – ООО «Молоко» (торговая марка «Молога»).
Производство и применение ЗЦМ обеспечивает:
• увеличение товарности и дополнительный объем молока,
поступающего на предприятия молочной промышленности;
• использование питательного и биологически ценного молочного жира на пищевые цели;
• повышение степени использования производственных
мощностей на предприятиях молочной промышленности;
• снижение затрат на откорм телят за счет обеспечения их
более дешевым, чем молоко, и полноценным кормом на натуральной молочной основе с необходимым набором витаминов,
минеральных веществ, аминокислот;
• высокое санитарное качество корма телят и, как следствие,
уменьшение их заболеваемости и падежа.
Использование ЗЦМ в кормлении телят получило широкое
распространение во всем мире. Например, в Дании применяют
молочный заменитель «КИП», в Нидерландах – «Денковит» и
«Нукомель», в Швеции – «Кальвакс», в Польше – « Млекопан».
По способу производства различают сухие ЗЦМ и регенерированное молоко.
245
7.1 Характеристика сухих ЗЦМ
ЗЦМ содержат от 93 до 96% сухих веществ, в т.ч. 22–26%
протеина, 16–20% жира и жироподобных веществ. Кислотность
продуктов после восстановления составляет от 22 до 80 0Т, индекс растворимости – 0,8–1 см3 сырого осадка. Бактерии группы
кишечных палочек не допускаются в 0,1 г продукта. В ферментированных ЗЦМ нормируют содержание молочнокислых или других микроорганизмов, применяемых в процессе ферментации.
Например, в ЗЦМ-Ф количество ацидофильных молочнокислых
палочек в 1 г продукта должно быть не менее 1 млн.
Характеристика органолептических показателей ЗЦМ, с которых начиналось производство этих продуктов в нашей стране,
приведена в табл. 7.1 и 7.2.
Таблица 7.1 – Органолептические показатели ЗЦМ
Вкус и запах
Свойственные пастеризованному
молоку и вносимым компонентам.
Для ЗЦМ контактной сушки допустим привкус перепастеризации
Консистенция
Мелкий сухой порошок при распылительной сушке и сухой порошок
из измельченных пленок при контактной сушке
Цвет
Белый с
кремовым
оттенком
Гарантийный срок хранения разных видов ЗЦМ составляет от
4 до 6 месяцев со дня выработки, при температуре от 0 до 10ºС и
относительной влажности воздуха не более 85%. ЗЦМ отличаются видом молочной основы (см. табл. 7.2).
Таблица 7.2 – Классификация некоторых видов ЗЦМ по виду белковой
основы
Белковая основа
Молочный белок (обезжиренное молоко, пахта)
Молочный белок (обезжиренное молоко,
пахта, сыворотка)
Молочный и растительный белок (обезжиренное молоко, сыворотка, мука пшеничная, мука соевая)
Молочный белок (обезжиренное молоко,
сыворотка) с ферментацией сыворотки ацидофильными и пропионовокислыми бактериями
Молочный белок (обезжиренное молоко, *) с ферментацией смеси ацидофильными бактериями.
Вид ЗЦМ
ЗЦМ–1
ЗЦМ–2
ЗЦМ–О (обогащенный)
ЗЦМ–Ф (ферментированный)
ЗЦМ–СК
(сухой кисломолочный)
* Допускается использование пахты для замены до 30% сухих веществ обезжиренного молока с соответствующим уменьшением массы жиров, предусмотренных рецептурой и сыворотки молочной подсырной несоленой для замены 12% сухих веществ
обезжиренного молока.
246
Молочный жир не используется в производстве ЗЦМ. В рецептуры ЗЦМ включены жиры немолочного происхождения по
составу и температуре плавления приближенные к молочному
жиру:
• животные – костный, говяжий, свиной;
• жиры, состоящие из смеси натуральных и обработанных
растительных масел и животных жиров;
• гидрогенизированные животные и растительные жиры;
• жиры кондитерские, кулинарные, хлебопекарные;
• жир «Зацемол», полученный путем кислотной обработки
нерафинированного саломаса с добавлением фосфатидного концентрата, масляных препаратов жирорастворимых витаминов
А, Д, Е.
В рецептуры входят также:
• антиокислители жиров. Принцип их действия заключается
в том, что молекула антиокислителя взаимодействует с активными радикалами, поддерживающими цепь окислительных превращений, в результате чего образуются малоактивные радикалы, и
процесс окисления замедляется, или прекращается вовсе.
К природным антиокислителям относятся токоферолы, лецитин. Широкое применение находят синтетические препараты, в
основном производные фенолов, ароматических аминов. Из синтетических антиокислителей применяют бутилокситолуол, сантохин и другие;
• эмульгаторы – фосфатидные концентраты, дистиллированные моноглицериды, необходимые для образования и стабилизации эмульсии, для обеспечения диспергирования жира до
2–10 мкм, что соответствует величине жировых шариков коровьего молока;
• жирорастворимые (А, Д, Е) и водорастворимые (С, РР и
группы В) витамины;
• минеральные добавки макро- и микроэлементов кальция,
фософора, калия, натрия, хлора, цинка, железа, йода, кобальта;
• бактериальные концентраты сухой ацидофильной палочки;
• сухие бактериальные закваски ацидофильной палочки, устойчивые к температурам распылительной сушки;
247
• сухие бактериальные закваски пропионовокислых бактерий;
• кукурузный экстракт;
• антибиотики, имеющие существенное значение при ограничении выпойки телят цельным молоком, как с целью профилактики заболеваний, так и для повышения продуктивности.
Применяют кормовые препараты антибиотиков различной активности: кормогризин, бацилихин и другие.
Однако антибиотики в составе ЗЦМ угнетают не только патогенную, но и полезную микрофлору, способствуют появлению
устойчивых к антибиотикам штаммов микроорганизмов. Кроме
того, антибиотики, накапливаясь в органах и тканях животных,
представляют определенную опасность для здоровья человека. В
связи с этим с 2006 г. в странах ЕС введен полный запрет на
применение антибиотиков в кормах для животных. Например, во
Франции для защиты животных от различных заболеваний в состав заменителей молока вводится коппер – вещество, повышающее уровень гемоглобина в крови и, следовательно, сопротивляемость организма.
Значительное повышение цен на обезжиренное молоко привело к невыгодности выработки ЗЦМ по рецептурам, в основе
которых до 80% обезжиренного молока. Высокая стоимость –
наиболее существенный недостаток ЗЦМ, который сводит к минимуму все остальные преимущества.
Рынок заполнили более дешевые Кальволак, Провимилк, Кальвомилк, Йостен-милк и другие продукты зарубежных фирм или совместно организованных ООО. Возникла настоятельная потребность в разработке отечественных ЗЦМ нового поколения, вопервых, обеспечивающих оптимальный рост и развитие животных
в течение молочного периода выращивания и их высокую продуктивность во взрослом состоянии, во-вторых, доступных по цене.
7.2 Перспективные направления
в производстве ЗЦМ
Производство ЗЦМ по новым рецептурам, во-первых, ориентировано на широкое использование сыворотки, в том числе творожной. По вопросу о максимально возможных количествах сы248
воротки в составе заменителей молока существуют разные мнения. Приводимые в литературе данные колеблются
от
23 до 89%.
Во ВНИМИ при разработке рецептур сухих ЗЦМ их корректируют по содержанию сыворотки с учетом трех возрастных
групп телят:
- первая группа (возраст телят до 25 дней) – содержание сыворотки не более 30% (лактозы – 18–21%);
- вторая группа (возраст телят до 45 дней) – содержание сыворотки не более 40% (лактозы – до 31%);
- третья группа (возраст телят до 60 дней) – содержание сыворотки не более 50% (лактозы – до 38%).
Ограничение доли сыворотки вызвано тем, что лактоза плохо
усваивается молодыми животными, а творожная сыворотка имеет
высокую кислотность.
Известно, что при раннем переходе на кормление ЗЦМ телята
нередко страдают диареей из-за лактозной непереносимости. Недаром в молозиве, богатом белками, содержание лактозы в 2 раза
меньше, чем в молоке.
Усвоение лактозы увеличивается по мере развития преджелудков (рубца и книжки). Этот процесс заканчивается к 2–2,5 месяцам жизни теленка.
Наиболее эффективным и доступным способом снижения содержания лактозы является биотехнологический метод обработки
сыворотки. Он основан на молочнокислом брожении лактозы, с
последующей нейтрализацией молочной кислоты оксидом и гидроксидом кальция, обогащающими сыворотку лактатами
кальция.
Наличие в сыворотке легкоусвояемых многими микроорганизмами источников углеродного питания, а также различных
ростовых факторов выдвигает ее в ряд наиболее ценных питательных сред для получения продуктов микробного синтеза.
Ферментированная творожная сыворотка не только сохраняет
все нативные компоненты исходного продукта (белок, жир, витамины и минеральные вещества), но и обогащается необходимой
для организма теленка полезной микрофлорой, ферментами и
кальцием. Процесс ферментации творожной сыворотки целесо249
образно проводить до содержания лактозы в готовом продукте
около 1%.
Смешивание ферментированной сыворотки с раскисленной
нативной позволяет регулировать в заданных соотношениях содержание лактозы в составе ЗЦМ для различных возрастных категорий молодняка сельскохозяйственных животных.
Важно отметить, что низколактозная творожная сыворотка,
обогащенная лактатами кальция, легко подвергается распылительной сушке.
Таким образом, применение микробного синтеза для обработки творожной сыворотки способствует увеличению до 65%
доли ее использования в составе различных видов ЗЦМ, что открывает дальнейшие перспективы промышленной переработки
сыворотки.
Второе направление – применение высококачественных белковых компонентов растительного происхождения. До 30% протеина животного происхождения можно заменять растительными
протеинами, например соей, вводимой в рецептуру в виде соевого молока или соевой муки. Соевая мука превосходит соевое молоко по содержанию белка и жира и представляет собой измельченные до муки соевые обжаренные семена, имеет кремовый
цвет с приятным ореховым запахом и слабо выраженным сладким привкусом. Соевая мука содержит высококачественные белки, жиры, диетическую клетчатку, минеральные вещества, витамины. Качество ЗЦМ повышается при использовании вместо соевой муки легкоусвояемых соевых изолятов с частично гидролизованным белком.
Растительный белок из такого растения как нут, не уступает
по своей ценности животным белкам и по питательности приравнивается к сое.
Долю обезжиренного молока в рецептуре сыворотки можно
значительно сократить за счет использования смесей из муки овсяной, пшеничной, из семян рапса с низким содержанием глюкозинолатов, люпина малоалкалоидных сортов, льносемени, тритикале и других ингредиентов.
Цена одной тонны восстановленного жидкого ЗЦМ, выработанного по рецептурам, включающим сыворотку и растительные
белки, почти в два раза меньше средней закупочной цены на мо250
локо. Следует, однако, учитывать то, что чем выше содержание
молочных продуктов в заменителе молока, тем раньше он может
быть введен в рацион теленка. Внесение в ЗЦМ возрастающего
количества растительных компонентов отодвигает начало его использования в кормлении животных.
Третье направление – обогащение заменителей концентратом
лактулозы «Лазет» в качестве бифидогенного фактора и средства
активизации иммунной системы, введение в рецептуру ЗЦМ витаминов, минеральных веществ, аминокислот и других биологически активных веществ.
В России для выпойки одного теленка тратится от 200 до 500 кг
цельного молока, то есть до 15% годового удоя. Применение биологически полноценных, созданных по научно обоснованным нормам ЗЦМ позволит сэкономить более 70% цельного молока, предназначенного для выпойки телят, без снижения интенсивности роста и нарушения состояния здоровья животных, комплексно и полно
использовать ценное молочное сырье.
7.3 Способы производства
Сухие ЗЦМ вырабатывают с использованием распылительной и контактной сушки. Распылительная сушка имеет преимущества, так как при контактной сушке возможно выделение свободного жира в процессе сушки.
Известны два способа получения ЗЦМ: первый способ – высушивание всех компонентов смеси, второй – смешивание компонентов с сухой молочной основой.
Наибольшее распространение получил способ производства
ЗЦМ высушиванием всех компонентов. Активно разрабатывается
менее энергоемкая и менее трудоемкая технология, основанная
на сухом смешивании компонентов. Сухое обезжиренное молоко,
овсяная или соевая мука, гидрогенизированные растительные и
животные жиры, эмульгатор, антиокислитель, премиксы смешиваются в несколько стадий в горизонтальных смесителях периодического действия. В аппарат дозируется определенная порция
сухих компонентов, а затем проводят смешивание, добавляя горячую жидкую композицию. Наличие жидкой фазы в сыпучем
материале резко изменяет его свойства, приводит к образованию
251
агломератов частиц, получение однородной массы ЗЦМ затруднено. Проблема и сдерживающий фактор технологии сухого
смешивания – отсутствие отечественного сухого высокожирного
компонента, обладающего свойствами сыпучего порошка.
7.4 Технология сухого ферментированного ЗЦМ
(ЗЦМ-Ф)
При выработке ЗЦМ-Ф может использоваться как подсырная,
так и творожная сыворотка. Рецептура на 1 т продукта приведена
в табл. 7.3.
Таблица 7.3 – Рецептура ЗЦМ-Ф
Компонент
Расход на 1 т продукта, кг
1. Молоко обезжиренное с массовой долей сухих веществ 8,4%
2. Сыворотка молочная с массовой долей сухих веществ 5%
3. Жиры кондитерские
4. Концентраты фосфатидные
5. Препарат витамина А активностью
200000 и.е./см3
6. Препарат витамина Д2 или Д3
200000 и.е./см3
7. Препарат бацилихина с массовой долей бацитрацина 3%
или
препарат кормогризина с массовой
долей гризина 4%
8. Кобальт хлористый
8. Кукурузный экстракт
9. Бактериальный концентрат
ацидофильных палочек
10. Сухая культура пропионовокислых
бактерий
6990
4000
143
60
0,18
0,045
1,7
0,125
0,098
15
0,002
0,004
На рис. 7.1 приведена схема производства ферментированного
ЗЦМ из смеси обезжиренного молока и сыворотки, на рис. 7.2 –
схема оборудования для производства ЗЦМ-Ф.
252
Особенности технологии
• Обезжиренное молоко-сырье и сыворотка-сырье по
составу и свойствам должны соответствовать требованиям национальных стандартов ( см. разделы 4.1.2 и 4.1.5).
• Обезжиренное молоко и сыворотку обрабатывают раздельно.
• Обезжиренное молоко является основой для получения
молочно-жировой смеси. Его пастеризуют, сгущают и смешивают с подготовленными жирами и эмульгаторами.
Подготовка жиров включает плавление в двухстенных
обогреваемых ваннах, внесение фосфатидных концентратов или
дистиллированных моноглицеридов в соотношении 1:3 (одна
часть фосфатидных концентратов к трем частям расплавленных
жиров).
При использовании животных жиров с целью торможения
процессов окисления используют фенольные антиокислители в
количестве 0,02% к массе жира. Смесь жиров и эмульгаторов
доводят до однородной консистенции и насосом подают в ванну
для нормализации.
В эту же ванну вносят при перемешивании определенные
рецептурой жирорастворимые витамины и антибиотики, смешанные с небольшим количеством сгущенного молока для лучшего
их распределения в смеси, а также сгущенное обезжиренное
молоко. Смесь гомогенизируют или обрабатывают в струйном
эмульсоре.
• Существенное влияние на характер эмульсии и степень
дисперсности жира оказывает температурный режим подготовки и эмульгирования жировых компонентов смеси перед
сушкой.
• При низких температурах эмульгирования смесь имеет
повышенную вязкость, что затрудняет получение качественной
эмульсии, а образовавшиеся жировые шарики имеют большие
размеры.
Однако повышение температуры выше 55–60ºС стимулирует
обратный процесс: происходит коалесценция и укрупнение
жировых шариков.
253
Приемка и оценка качества
сыворотки
Пастеризация
Т =(87 ± 2) 0С
Центробежная очистка
Пастеризация
Т=(72±2)ºC,
τ=20 с (25% сыворотки)
Сгущение
СМО =(19±1)%
Приемка и оценка качества
обезжиренного молока
Пастеризация
Т=(72±2) ºC,
τ=20 с (75% сыворотки)
Сгущение
СМО =(48±2)%
Сгущение
СМО =(41±3)%
Резервирование сгущенного обезжиренного молока не более 1 ч
Гомогенизация молочно- жировой смеси Т=
(57± 2)0С, Р1=(9±1)
МПа, Р2 =(3±0,5) МПа
Охлаждение и ферментация
культурами ацидофильных
Т =(37±2) ºС, τ= (3–5) ч и
пропионовокислых бактерий
Т =(30±2) ºС, τ= (18±2) ч
Раскисление смеси оксидом
и гидроксидом кальция до
К = (70±10) ºТ
Подготовка жиров и
фосфатидных
концентратов
Приготовление смеси для
подачи на сушку
Распылительная сушка Т сг смеси=(53–57)ºС,
Тгор воздуха = (150–170)ºС, Твых.воздуха= (60–75)ºС,
В продукта не более 5%
Фасование в транспортную
тару, упаковка, хранение
Р и с. 7.1. Схема производства сухого ферментированного заменителя
цельного молока ЗЦМ-Ф
254
255
• Сыворотку разделяют на две части. Одну часть (25%)
пастеризуют, сгущают до (19±1)% сухих веществ, охлаждают до
40ºС и вносят препараты, применяемые при ферментации сыворотки: кукурузный экстракт, хлорид кобальта, бактериальный
концентрат ацидофильных палочек, сухую культуру пропионовокислых бактерий.
Ферментация при разных температурах продолжается от 21
до 25 ч. При сгущении сыворотки до концентрации более 20%
понижение активности воды угнетающим образом влияет на развитие полезной микрофлоры.
• Вторую часть (75%) сыворотки пастеризуют, сгущают до
(48±2)%, смешивают с ферментированной сывороткой, раскисляют, понижая кислотность и обогащая смесь кальцием.
• Молочно-жировую смесь объединяют с раскисленной сывороткой и направляют на сушку. Температура сухого ЗЦМ,
выходящего из одностадийной распылительной сушилки не
менее 40–45ºС.
Сухой ЗЦМ имеет низкую теплопроводность, и упаковывание
его в тару без охлаждения приводит к ухудшению качества
продукта в результате длительного воздействия высоких
температур.
Для охлаждения ЗЦМ используют охладители разного типа в
зависимости от вида сушильных установок.
7.5 Регенерированное молоко
Регенерированное молоко – многокомпонентный заменитель
цельного молока, в состав которого входят жиры, легкоусвояемые азотистые вещества, минеральные соли, витамины,
антибиотики.
Регенерированное молоко отличается от сухих ЗЦМ по
способу производства.
В основе технологии регенерированного молока лежат два
способа производства:
1) смешивание сухого обезжиренного молока и других сухих
компонентов с эмульгированными жирами;
2) высушивание молочно-жировой основы с последующим
смешиванием ее с другими сухими компонентами.
256
Контрольные вопросы и задания:
1. Какой эффект от применения и производства ЗЦМ получают
сельскохозяйственные предприятия и предприятия молочной промышленности?
2. Чем объясняется резкий спад в объемах производства ЗЦМ, начиная
с девяностых годов прошлого века?
3. За счет чего можно снизить себестоимость ЗЦМ?
4. Назовите основные компоненты рецептуры различных ЗЦМ.
5. Перечислите основные технологические операции при выработке
ЗЦМ, назовите и обоснуйте режимы технологического процесса.
8 НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ
КОНСЕРВОВ ПРИ ХРАНЕНИИ
При оценке качества молочных и молокосодержащих консервов существенными показателями являются не только органолептические свойства, высокая пищевая ценность, безопасность, но и
хранимоспособность, которую выражают в сроках хранения, гарантирующих неизменность исходного продукта.
Хранимоспособность молочных консервов всегда была объектом научных исследований, проводимых во ВНИМИ, а также в других научно-исследовательских и учебных институтах. Известны многочисленные публикации В.Д. Харитонова, И.А. Радаевой, А.Н. Петрова, Л.В. Чекулаевой, Л.В. Голубевой и других ученых по этому вопросу. Результаты исследований состояния молочных консервов в
хранении показывают, что при требуемом качестве сырья, соблюдении технологии и установленных режимов хранения, применении
герметичной упаковки изменений в них не происходит.
Нежелательные изменения сгущенных и сухих продуктов переработки молока, сопровождающиеся изменением вкуса, запаха,
консистенции, могут быть химической, биохимической, микробиологической и физической природы. Между ними невозможно
провести границу, они тесно взаимосвязаны.
Изменения концентрированных продуктов
Следствие химических и биохимических изменений – потемнение, прогоркание, загустевание; микробиологических изменений – загустевание, появление плесени, бомбаж банок с продуктом.
257
Физические изменения – отстой жира или жиро-белкового
слоя, расслоение, образование осадка лактозы, мучнистость, песчанистость, выпадение кристаллов сахарозы.
Прогнозирование вероятности химических, биохимических и
микробиологических процессов логично провести на основании
показателя активность воды.
В сгущенных консервах с сахаром активность воды 0,83–0,85.
Отсюда следует, что микробиологические процессы в этих продуктах ограничены и редко являются причиной порчи.
Количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов, находящихся в условиях анабиоза и
не выдерживающих активность воды ниже 0,9, при хранении
уменьшается.
Исключение составляет высокоосмофильная микрофлора –
микрококки, дрожжи, плесневые грибы, способные выдерживать
понижение активности воды до 0,7. Они могут быть возбудителями пороков вкуса сгущенного молока с сахаром, обладают кислотообразующей активностью, выделяют сычугоподобные ферменты. Исходя из этого, отсутствие в продукте высокоосмофильной микрофлоры – первое условие сохранения исходного качества сгущенных продуктов с сахаром.
Причины развития в продукте высокоосмофильной микрофлоры:
• использование сахарного песка с массовой долей влаги более 0,14% и повышенным содержанием микроорганизмов;
• высокая бактериальная обсемененность воды, используемой для приготовления сахарного сиропа;
• неэффективная тепловая обработка сахарного сиропа;
• вторичное обсеменение продукта микрофлорой в процессах сгущения, охлаждения и фасования.
От показателя активность воды зависит скорость реакции
неферментативного потемнения (реакции Майяра). В результате
взаимодействия редуцирующих сахаров и аминокислот образуются темно-окрашенные соединения меланоидины и понижается биологическая ценность продукта.
Реакция идет в широком диапазоне температур и значений
рН продукта, но ускоряется с увеличением кислотности и при на258
гревании. Скорость реакции максимальна при активности воды
0,6–0,8, поэтому второе условие стабильности качества сгущенных консервов с сахаром – ограничение реакции меланоидинообразования.
Предпосылки для реакции Майяра:
• использование сахарного песка с массовой долей редуцирующих веществ более 0,05%;
• увлажнение сахарного песка при хранении;
• выдержка сахарного сиропа при температуре кипения;
• хранение готового продукта при повышенной температуре.
Третья вероятная причина снижения хранимоспособности
сгущенных консервов – ферментативные процессы. Большинство
ферментов инактивируется при понижении активности воды, однако, при активности воды более 0,8 сохраняется высокая ферментативная активность. Липолиз сопровождается биохимическими
реакциями в молочном жире, накоплением свободных жирных кислот, ухудшением вкуса.
Выраженное отрицательное действие на технологические
свойства и органолептические показатели молочных консервов
оказывают также протеазы микробиологического происхождения.
В результате протеолиза образуются вещества, придающие молоку и молочным консервам неприятный горький привкус, снижается термоустойчивость молока.
Можно выделить два аспекта нежелательного действия на
продукт нативной липазы и протеазы, а также ферментов, выделяемых психротрофными бактериями, дрожжами, плесневыми
грибами. Во-первых, это сохранение ферментов в продукте после
щадящих режимов пастеризации, во-вторых, накопление веществ липолиза и протеолиза в сыром охлажденном молоке от
момента его получения до начала пастеризации. Прекращение
или замедление изменений молочного жира до переработки молока достигается термизацией сырого молока.
Температура инактивации нативной протеазы 70ºС, психротрофные микроорганизмы выделяют протеолитические ферменты, активные даже после щадящих режимов пастеризации молока. Инактивация нативной липазы достигается высокой темпера259
турой тепловой обработки молока-сырья – (95–105ºС). Высокотемпературная пастеризация, подавляя активность ферментов,
позволяет исключить появление в консервах пороков вкуса, вызванных липолизом и протеолизом.
Интенсивность ферментативных процессов усиливают:
• высокая бактериальная обсемененность молока-сырья, в
том числе психротрофной микрофлорой. Количество данных бактерий зависит от санитарных условий получения и транспортировки молока, от температуры и продолжительности хранения
молока до обработки, от качества воды;
• длительное резервирование охлажденного сырого молока
до обработки;
• недостаточная эффективность пастеризации;
• наличие жира, не защищенного оболочкой, в свободном
состоянии;
• вторичное обсеменение продукта микрофлорой в процессе
сгущения, охлаждения и фасования.
При гарантийном хранении сгущенных молочных консервов
с сахаром наибольшее влияние на качество оказывают физические процессы, являющиеся причиной нежелательных изменений
консистенции и не только.
Тесную взаимосвязь физических и микробиологических процессов подтверждает выдвинутая и подтвержденная А.Н. Петровым гипотеза о взаимосвязи между устойчивостью жировой фазы
молочных и молокосодержащих консервов и развитием микроорганизмов.
Доказано, что нарушение устойчивости жировой фазы способствует развитию мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов, обладающих липолитической и протеолитической активностью. Наиболее благоприятной средой для
развития микроорганизмов с протеолитической активностью являются нижние, а для липолитических – верхние слои продукта.
В связи с тем, что лактоза в сгущенных консервах с сахаром
находится как в растворенном, так и в кристаллическом состоянии, в определенных условиях возможно увеличение размеров
кристаллов, выпадение их в осадок.
260
Увеличение размеров кристаллов лактозы более 10 мкм и как
следствие мучнистая консистенция свежевыработанного продукта отмечается при нарушении процесса вакуумного охлаждения
продукта. Мучнистость и песчанистость – главные замечания потребителей к консистенции молока сгущенного с сахаром вареного, если оно вырабатывается без внесения ферментного препарата
и кристаллизация лактозы идет после фасования продукта, неуправляемо.
Рост размеров кристаллов в процессе хранения вызывают
низкая вязкость продукта – менее 3 Па·с – и колебания температуры хранения. Низкая вязкость продукта является также причиной нарушения послойной однородности продукта и отстаивания
белково-жирового слоя.
Крупные одиночные кристаллы сахара на стенках и дне банки могут появляться в продукте из-за высокой концентрации сахарозы.
Способы предупреждения нежелательных изменений консистенции:
• нормальное заполнение вакуум-охладителей продуктом
(отсутствие переполнения);
• соблюдение режимов вакуумного охлаждения, поддержание разрежения в вакуум-охладителе в начале процесса не менее
932 · 102 Па, в конце – (971–998) 102 Па;
• использование затравки с размером кристаллов не более
3–4 мкм;
• уточнение температуры внесения затравки в пределах от
31 до 37ºС на основе периодического определения концентрации
лактозы в продукте и температуры ее массовой кристаллизации;
• регулирование вязкости продукта гомогенизацией, режимами тепловой обработки, изменением, в пределах стандартной,
массовой доли СОМО, учетом сезонного фактора: в весеннелетний период продукт имеет повышенную вязкость и стойкость
к загустеванию, в осенне-зимний период – консистенция жидкая;
• соблюдение гарантийных условий хранения (температура,
продолжительность, относительная влажность воздуха).
Сгущенные стерилизованные продукты должны отвечать
требованиям промышленной стерильности. Их хранимоспособ261
ность основана на принципе абиоза. Микробиологическая порча
продуктов этой группы более чем в 90% случаев происходит изза негерметичности тары, вызванной пористостью жести или нарушением процесса изготовления банки и ее закатки.
Изменения сухих продуктов.
При производстве сухого молока не достигается полное отсутствие микроорганизмов. Этому способствует повторное обсеменение после пастеризации, приводящее к ухудшению микробиологических показателей готовых продуктов. Многократная
циркуляция в циркуляционных вакуум-выпарных аппаратах способствует росту термофильных бактерий, микрококков, стафилококков, энтерококков.
Гомогенизация сгущенного молока перед сушкой постоянно
приводит к увеличению количества микроорганизмов в результате раздробления скоплений микроорганизмов. При распылительной сушке вокруг бактерий образуется защитный слой из сухих
веществ молока, который защищает их от полного высыхания.
После сушки возможно повторное обсеменение сухого молока за
счет контактов с воздухом и оборудованием, причем наиболее
существенное влияние на количество микрофлоры оказывает инстантизация, пневматическая транспортировка и процесс фасования продукта (см. рис. 8.1).
35000
КМАФАМ, КОЕ/Г
30000
25000
20000
15000
10000
5000
Расфасованное
сухое молоко
Сухое молоко из
сушилки
Сгущенное
молоко
Пастеризованное
обезжиренное
молоко
Молоко-сырье
0
Этапы технологического процесса
Р и с. 8.1. Динамика микрофлоры в процессе выработки сухого молока
(по данным Е.А. Дубовой)
262
Общее количество микроорганизмов в сухом молоке 102–104
в 1 г. Количество микроорганизмов в 1 г 105 и выше показывает,
что производство происходило в неблагоприятных микробиологических условиях.
В высушенном молоке, герметично упакованном и защищенном от сырости, микроорганизмы не развиваются, так как ни
один из видов микроорганизмов не может размножаться при активности воды около 0,3.
Уцелевшие бактерии, за исключением спор, быстро отмирают
при хранении сухого молока.
Основная причина изменений высококачественных сухих молочных продуктов, выработанных без нарушения технологии, негерметичная упаковка и, как следствие, абсорбция влаги.
Сухие молочные продукты обладают весьма значительной
гигроскопичностью, обусловленной, главным образом, наличием
в них молочного сахара в ангидридной форме, тяготеющей к переходу в гидратную форму.
Перечень упаковочных материалов достаточно велик, но даже если упаковочная пленка обладает отличными гидроизоляционными свойствами, она не может полностью обеспечить оптимальные условия хранения продукта.
Упаковочный материал имеет мельчайшие трещины на сгибах, не всегда герметичен в местах термосварки.
Материал упаковки характеризуется также частичной проницаемостью для водяного пара.
Все эти факторы влияют на изменение содержания влаги в
продукте, в значительной степени определяя продолжительность
срока его хранения и конечное качество.
В результате исследований процесса хранения сухого
обезжиренного молока, проведенных автором совместно с
Е.А. Дубовой, была установлена полиномиальная зависимость активности воды от массовой доли влаги, показанная
на рис. 8.2.
263
0,6
y = -0,0095x2 + 0,1699x - 0,2417
R2 = 0,9677
Активность воды
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
2
4
6
8
10
12
Массовая доля влаги сухого молока, %
Р и с. 8.2. Изотерма сорбции влаги сухого молока
Как видно на рисунке, при увеличении влагосодержания продукта активность воды увеличивается на разных участках поразному. Наиболее интенсивно активность воды возрастает при
повышении влаги в сухом обезжиренном молоке от 3 до 6%, но
именно в этом интервале находятся и нормируемые значения
влагосодержания продукта. В диапазоне массовой доли влаги от
6 до 10% активность воды почти не меняется.
При активности воды 0,4–0,5 (массовая доля влаги 4,5–8%)
начинаются химические и биохимические изменения сухих продуктов – гидролитические процессы и неферментативное потемнение, сопровождающиеся изменением вкуса, запаха, консистенции сухого молока.
Активность воды 0,6–0,65 – нижняя граница роста осмофильных дрожжей и плесневых грибов, при дальнейшем повышении активности воды активизируются микробиологические процессы –
увеличивается число микроорганизмов, способных к росту.
Чем больше повышается содержание влаги и чем продолжительнее хранение сухого молока с повышенным содержанием влаги,
тем сильнее происходит понижение его растворимости. Первоначальная растворимость молочного порошка может сохраняться в течение года и более, если содержание влаги во время хранения не
превышает 3%. Изменение качества сухих молочных продуктов при
хранении зависит от соотношения влага-белок. Чем больше влаги
приходится на белок, тем глубже изменения качества продукта.
264
Увлажнение продукта приводит к растворению концентрированных солей молочной кислоты. Образовавшиеся растворы молочной кислоты вызывают денатурацию белков и, как следствие,
снижение растворимости сухого молока.
Следствием повышенной влажности при хранении является
слеживаемость молочных порошков. Слежавшийся продукт имеет комкообразный вид, плохую сыпучесть, и для ускорения процесса восстановления требуются дополнительные затраты на
дробление комков, качество же сухих молочных продуктов после
дробления значительно ухудшается.
При повышенном влагосодержании продукта кислород воздуха значительно быстрее адсорбируется сухим молоком, ускоряются процессы окисления. В первую очередь изменению подвергается фракция фосфолипидов, так как она содержит большое
количество ненасыщенных жирных кислот, которые окисляются
быстрее, чем свободные жирные кислоты.
Причиной появления свободного жира, проникающего на поверхность частиц и придающего им водоотталкивающие свойства, является кристаллизация лактозы, начинающаяся при содержании влаги 6–7% и вызывающая разрушение оболочек жировых
шариков.
При содержании влаги в продукте более 8% почти в десять
раз, по сравнению с первоначальным значением, повышается содержание свободного жира, образуются перекисные и карбоксильные группы, которые обусловливают изменение вкуса и запаха как в сухом, так и в восстановленном молоке.
На выделение свободного жира в сухих молочных продуктах
влияет также температура хранения.
Охлаждение готовой продукции немедленно после ее изготовления, герметичная упаковка и соблюдение условий хранения – факторы стабильности качества сухих молочных продуктов, выработанных без нарушения технологии.
Контрольное задание
Назовите причины и следствия изменений молочных консервов химической, биохимической, микробиологической и физической природы.
265
Список литературных источников
1. Айткен Б., Огустин М., Кларк П. (Австралия). Новые виды сухого
молока для рекомбинированного и восстановленного сгущенного стерилизованного молока (перевод А.В. Бережной) // Молочная промышленность.–
2001, № 8.– С. 35–36.
2. Акимов В. Заменители молока для сельскохозяйственных животных
// Молочная промышленность.– 2009, №4.– С. 25.
3. Аристова В.П. и др. Современные представления о термоустойчивости молока и ее изменения под влиянием различных факторов / Л.В.
Костыгов, М.А. Кутибашвили, Г.А. Россихина, Д.Е. Щедушнов.– М.: АгроНИИТЭИММП, 1991.– 32 с.
4. Асафов В.А., Фоломеева О.Г., Танькова Н.Л., Костин А.Н., Нечипорук С.А. Соево-молочные продукты в лечебно-профилактическом питании
// Сб. научных трудов: Научное обеспечение молочной промышленности
(ВНИМИ 75 лет).– М.: ГНУ ВНИМИ, 2004.– С. 14–18.
5. Бирюкова З.А., Давидов Р.Б. Термоустойчивость молока.– М.:
ЦНИИТЭИмясомолпром, 1973.– 52 с.
6. Блекберн К. де В. Микробиологическая порча пищевых продуктов /
К. де В. Блекберн (ред).– Пер. с англ.– СПб.: Профессия, 2008.– 784 с.
7. Богатырева Г.А. Научно разработанная рецептура – залог успешного
использования заменителей цельного молока// Молочная промышленность.– 2005, №2.– С. 48–49.
8. Буйлова Л.А. История производства сухих молочных продуктов //
Переработка молока.– 2008, № 4.– С. 4–6.
9. Буйлова Л.А. Технология сухих молочных продуктов: Учебно-методическое пособие.– Вологда – Молочное: ИЦ ВГМХА, 2007.– 168 с.
10. Буйлова Л.А., Фомин А.В., Дубова Е.А. Изучение активности воды
концентратов обезжиренного молока// Сб. материалов международной науч.-практ. конф.: Биотехнология. Вода и пищевые продукты.– М., 2008.
11. Буйлова Л.А., Дубова Е.А. Динамика активности воды // Переработка молока.– 2009, № 7.– С. 9–10.
12. Буйлова Л.А., Дубова Е.А. Динамика микрофлоры при выработке
сухого молока: Материалы Международной научно-практической конференции «Молочная индустрия-2009».– М.: АНО «Молочная промышленность», 2009.– С. 70.
13. Буйлова Л.А., Дубова Е.А. Изменение влагосодержания и активности воды в процессе хранения сухого обезжиренного молока // Сб. мате266
риалов международной науч.-практ. конф.: Биотехнология. Вода и пищевые продукты.– М., 2008.
14. Буйлова Л.А., Заварин Ю.А., Острецова Н.Г., Шмуттер А.В. Способ
производства молока сгущенного с сахаром термически обработанного
(вареного). Патент Российской Федерации на изобретение N 2146455, зарегистрирован 2 марта 2000 г.
15. Буйлова Л.А., Заварин Ю.А., Острецова Н.Г., Шмуттер А.В. Способ
приготовления сгущенного молока. Патент Российской Федерации на изобретение N 2167533, зарегистрирован 27 мая 2001 г.
16. Буйлова Л.А., Острецова Н.Г. Качество молока-сырья для сухих
продуктов //Переработка молока.– 2008, № 7.– С. 18–19.
17. Буйлова Л.А., Острецова Н.Г. Классификация молочных консервов
// Переработка молока.– 2008, № 5.– С. 26–27.
18. Буйлова Л.А., Острецова Н.Г. Производство сухой сыворотки // Переработка молока.– 2008, № 9.– С. 40–41.
19. Буйлова Л.А., Фомин А.В. Термоустойчивость молока-сырья // Переработка молока.– 2008, № 10.– С. 18–19.
20. Буйлова Л.А. Технология молочных консервов: Лабораторный
практикум. – Вологда–Молочное: ИЦ ВГМХА, 2010.– 89 с.
21. Бурыкин А.И. Регулируемая агломерация частиц при производстве
быстрорастворимого молока // Молочная промышленность.– 2006, № 8.–
С. 66–68.
22. Викинг У. Удаление соматических клеток из молока центрифугированием // Молочная промышленность.– 2006, № 5.– С. 44.
23. Вода в пищевых продуктах / Под ред. Р.Б. Дакуорта.– Пер. с англ.–
М.: Пищевая пром-сть, 1980.– 376 с.
24. Вольпер И. Первые сведения о сухом молоке в России // Молочная
промышленность.– 1951, № 11.– С. 47.
25. Вышемирский Ф.А. Масло из коровьего молока и комбинированное.– СПб.: ГИОРД, 2004.– 720 с.
26. Гаврилов Г.Б. ЗЦМ на основе комбинированных сывороточных,
молочно-белковых компонентов и пребиотиков // Молочная промышленность.– 2006, №6.– С. 95–96.
27. Галстян А., Радаева И.А., Петров А.Н. Совершенствование технологии сухих молочных продуктов // Переработка молока.– 2009, №7.–
С. 32–33.
28. Ганина В.И. Микробиологический контроль сырого молока // Молочная промышленность.– 2010, №2.– С. 12–13.
29. Голубева Л.В. Технология молочных консервов и заменителей
цельного молока.– М.: ДеЛи принт, 2005.– 376 с.
30. Голубева Л.В., Чекулаева Л.В., Полянский К.К. Хранимоспособность молочных консервов / Воронеж. гос. технол. акад.– Воронеж, 1999.–
136 с.
267
31. Голушко В.М., Линкевич С.А., Голушко А.В. Молочная сыворотка
в кормлении сельскохозяйственных животных // Молочная промышленность.– 2006, №6.– С. 98–100.
32. Гурьева К., Рогова А., Панирухина Г., Иванова Е. Исследование потребительских свойств полимерных материалов для упаковки и хранения
сыпучих пищевых продуктов //Тара и упаковка.– 2006, №3.–
С. 20–21.
33. Давидов Р. Завод отличного качества // Молочная промышленность.– 1950, № 9.– С. 13.
34. Десять лет государственной молочной промышленности // Молочная промышленность.– 1940, № 2–3.– С. 1–14.
35. Донской Н.С., Лодыгин А.Д., Варданян А.Г., Пашина Е.Ю., Храмцов А.Г. Применение ферментативного гидролиза лактозы // Молочная
промышленность.– 2008, № 11.– С. 74.
36. Дубова Е.А., Кузнецов В.Б., Буйлова Л.А. Моделирование срока
хранения сухого обезжиренного молока// Сб. труд. ВГМХА по результатам
работы науч.-практ. конф., посвященной 98-летию академии: Наука производству.– Том 2. Инженерные науки / Ред. комиссия О.И. Топал (отв. редактор) и др.– Вологда – Молочное: ИЦ ВГМХА. 2009.– С. 38–48.
37. Дэвидсон Р. Производство рекомбинированных продуктов (перевод
А.В.Бережной) // Молочная промышленность. -2000, № 9 . - С. 19-22.
38. Евдокимов Н.С., Петрова Л.В. Структурообразование концентрата
молочной сыворотки // Молочная промышленность.– 2008, № 11.–
С. 50–51.
39. Зонин Д.А. Экономия энергии и современные технологии сушки
сыворотки: Материалы международной научно-практической конференции «Молочная индустрия-2006».– М.: АНО «Молочная промышленность», 2006.– С. 119–121.
40. Золотин Ю.П., Шилло Л.Ф. Вакуум-выпарные аппараты.– М.:
ЦНИИТЭИмясомолпром, 1973 (Экспресс-информация, «Молочноконсервная промышленность», N 1).– С. 1–13.
41. Кивенко С.Ф., Страхов В.В. Производство сухого и сгущенного молока.– М.: Пищевая промышленность, 1965.– 280 с.
42. Кузнецова Ж.Ю., Гудков А.В., Буйлова Л.А. О психротрофной микрофлоре сырого молока // Совершенствование технологических процессов
производства молочных продуктов: Сб. науч. труд. технологического ф-та
ВГМХА / Ред.комиссия: Е.Г. Гуляев (председ.) и др.– Вологда – Молочное:
ИЦ ВГМХА.1997.– С. 16–20.
43. Кнох Ц. Производство сгущенного и сухого молока. Перевод с 3-го
немецкого издания И. Мировицкого / Под ред. Г. Инихова.– М. – Л.: Снабтехиздат, 1933.– 168 с.
44. Конокотин Л. Восстановление и строительство молочноконсервных
заводов // Молочная промышленность.– 1948, № 4.– С. 4–6.
268
45. Левераш В.И., Харитонов В.Д. Пути совершенствования процесса
сушки молочных продуктов: Труды ВНИКМИ.– Углич, 1995.– С. 9.
46. Липатов Н.Н. Интенсификация процесса растворения сухого молока: Обзорная информация / Под ред. В.И. Вербиной.– М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1984.– 52 с.
47. Липатов Н.Н. и др. Производство восстановленных и рекомбинированных молочных продуктов: Обзорная информация/ Н.Н. Липатов,
К.И. Тарасов, Ю.И. Филатов, В.Ф. Швырев, А.С. Стриго. – М: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1981.– 50 с.
48. Липатов Н.Н., Харитонов В.Д. Сухое молоко.– М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.– 264 с.
49. Лодыгин А.Д., Евдокимов И.А., Рябцева С.А., Лодыгин Д.Н., Чернобаев В.Н. Концентраты с пребиотическими свойствами на основе сыворотки // Молочная промышленность.– 2006, №6.– С. 69–70.
50. Лыков А.В. Теория сушки.– М.: Государственное энергетическое
издание, 1950.– 416 с.
51. Манне Р.Дж. Сухое молоко для рекомбинирования (перевод
А.В. Бережной) // Молочная промышленность.– 2002. № 7.– С. 32–33.
52. Медузов В.С., Бирюкова З.А., Иванова Л.Н. Производство детских
молочных продуктов.– М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.–
208 с.
53. Мешки AD*STAR для сыпучих грузов // Тара и упаковка.– 2007,
№4.– С. 30.
54. Мещерякова С.Б. Установление оптимального стерилизующего эффекта при обработке молочных консервов // Молочная промышленность.–
1986, №5.– С. 36.
55. Микробиология продуктов животного происхождения/ Г.-Д. Мюнх,
Х. Заупе, М. Шрайтер и др. Пер. с нем.– М.: Агропромиздат, 1985.–
592 с.
56. Михайлова Ю.В. Реконструкция установок распылительной сушки:
Материалы Международной научно-практической конференции «Молочная индустрия-2007».– М.: АНО «Молочная промышленность», 2007.–
152 с.
57. Оленев Ю.А., Творогова А.А., Казакова Н.В., Соловьева Л.Н. Справочник по производству мороженого.– М.: ДеЛи принт, 2004.– 798 с.
58. Петров А.Н. Теория и практика повышения устойчивости жировой
фазы консервов на молочной основе общего и специального назначения.
Автореферат на соискание ученой степени доктор технических наук.– М.,
2010.– 50 с.
59. Петров А.Н., Галстян А.Г.,Вертинский Ю.К., Туровская С.Н. Перспективные технологии молочных и молокосодержащих продуктов с длительным сроком годности // Переработка молока.– 2004, № 4.–
С. 36–37.
269
60. Петров А.Н., Галстян А.Г., Червецов А.В. Производство сгущенных
молочных продуктов с сахаром // Молочная промышленность.– 2006, №3.–
С. 56–57.
61. Петрова С.В., Петрова Л.В. Физико-химические изменения в молочном порошке при распылительной сушке // Молочная промышленность.– 2006, № 5.– С. 76–77.
62. Пищевая химия / А.П. Нечаев, С.Е. Траубенберг, А.А. Кочеткова и
др. / Под ред. А.П. Нечаева.– Изд. 2-е, перераб. и испр.– СПб.: ГИОРД,
2003.–640 с.
63. Пищевые продукты с промежуточной влажностью / Под ред.
Р. Дениса, Г. Берга, К. Паркера.– М.: Пищевая промышленность, 1980.–
208 с.
64. Пищевые эмульгаторы и их применение / Под ред. Дж. Хазенхюттля, Р. Гартела; пер. с англ. В.Д. Широкова; Под науч. ред.
Т.П. Дорожкиной.– СПб.: Профессия, 2008.– 288 с.
65. Полянский К.К., Шестов А.Г. Кристаллизация лактозы: физикохимические основы.– Воронеж, 1986.– 184 с.
66. Пономарев А.Н. Некоторые аспекты технологии молока длительного хранения // Молочная промышленность.– 2005, №9.– С. 77.
67. Радаева И.А. Влияние тепловой обработки на качество молочных
консервов и сухого молока // Молочная промышленность.– 2000, №9.–
С. 33–35.
68. Радаева И.А. Пути повышения качества молочных консервов // Молочная промышленность.– 2002, №2.– С. 43–45.
69. Радаева И.А., Петров А.Н. Пороки молочных консервов и меры их
предупреждения // Молочная промышленность.– 2004, № 1.– С. 37–40.
70. Разгуляев А.В. Эффективная эксплуатация сушильного оборудования // Молочная промышленность.– 2007, № 12.– С. 58–60.
71. Сажинов Г.Ю., Липатов Н.Н.(мл.), Башкиров О.И. Новые подходы к
классификации продуктов детского питания //Научные и практические аспекты совершенствования традиционных и разработки новых технологий
молочных продуктов: Сб. научн. труд. международной конференции, посвященной 90-летию Вологодской государственной молочнохозяйственной академии им. Н.В. Верещагина.– Вологда – Молочное, 2001.–
С. 20–30.
72. Сандерсон В. Рекомбинированные молоко и молочные продукты
(перевод А.В. Бережной) // Молочная промышленность.– 2000, № 8.–
С. 35–37.
73. Свириденко Г.М., Захарова М.Б. Общая бактериальная обсемененность молока-сырья – важный критерий его безопасности и качества //
Молочная промышленность.– 2005, № 9.– С. 72–76.
270
74. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры.– Т.9.– Л.В. Голубева. Концентрирование и сушка молока.– СПб.:
ГИОРД, 2005.– 272 с.
75. Срок годности пищевых продуктов. Расчет и испытание / Под ред.
Р. Стеле; пер. с англ. В. Широкова / Под общ. ред. Ю.Г. Базарновой.–
СПб.: Профессия, 2006.– 480 с.
76. Степанова Л.И., Зуева Е.В. Использование растительных жиров при
производстве молочных консервов // Молочная промышленность.–2006,
№4.– С. 73.
77. Страхов В.В., Фавстова В.Н. Повышение степени предварительного
сгущения молока с целью интенсификации распылительной сушки и повышения качества сухого продукта. // Исследование и совершенствование
производства молочных продуктов: Сб. труд. Всесоюзного научноисследовательского института молочной промышленности.– Вып. 27.– М.:
Пищевая промышленность. 1970.– С. 92–99.
78. Сухие молочные продукты в США // Мясная и молочная промышленность СССР.– 1944, Сборник 2.– С. 37–48.
79. Технология молока и молочных продуктов /Г.Н. Крусь, А.Г. Храмцов, З.В. Волокитина, С.В. Карпычев; Под ред. А.М. Шалыгиной.– М.: Колос, 2007.– 454 с.
80. Торосян Д.С. Научное обоснование низкотемпературного сепарирования. // Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и с.х. сырья: Сборник докладов 6-й Всесоюзной научно-технич. конференции.– М., 1989.– С. 313.
81. Фавстова В.Н. Содержание свободного жира в сухих молочных
продуктах в зависимости от их влажности и температуры хранения // Молочная промышленность.– 1960, № 2.– С. 6–8.
82. Флауменбаум Б.Л. Теоретические основы стерилизации консервов.–
Киев: Изд-во Киевского университета, 1960.– 195 с.
83. Флауменбаум Б.Л. и др. Основы консервирования пищевых продуктов.– М.: Агропромиздат, 1986.– 494 с.
84. Фомин А.В. Новая технология сгущенного молока с сахаром: Материалы ежегодных смотров-сессий аспирантов и молодых ученых по отраслям наук: Сельскохозяйственные науки: Сборник статей / Отв. за выпуск
О.И. Топал.– Вологда – Молочное, 2008.– С. 130–138.
85. Фомин А.В., Буйлова Л.А. Технология сгущенного молока с сахаром, основанная на ультрафильтрационном концентрировании сырья: Материалы Международной научно-практической конференции «Молочная
индустрия-2009».– М.: АНО «Молочная промышленность», 2009.– С.49.
86. Ханзикер О.Ф. Сгущенное и сухое молоко: Учеб. пособие.– М.:
Снабтехиздат, 1933.– 487 с.
271
87. Харитонов В.Д. Влияние физической структуры на свойства быстрой растворимости сухого молока.– М.: ЦНИИТЭИ Экспресс информация
«Молочноконсервная промышленность».– 1974, №4.– С. 13–16.
88. Харитонов В.Д. Сгущение молочной сыворотки до высоких концентраций // Современные достижения в разработке процессов производства сухих молочных продуктов: Сборник научных трудов ВНИКМИ.–
1987.– С. 149–155.
89. Харитонов В.Д., Радаева И.А., Петров А.Н., Савин А.В. Увеличение
сроков годности молочной продукции в 1,5-2 раза за счет использования
отечественного антиокислителя – дигидрокверцетина.– М.: ГНУ ВНИМИ,
2007.– 2 с.
90. Харитонов В.Д., Соколова Т.В. Особенности производства сухого
быстрорастворимого молока с добавлением поверхностно-активных веществ.– М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1974 (Экспресс-информация «Молочноконсервная промышленность» № 4).– С. 24–26.
91. Ходос А.И., Кириенко А.В., Дахнович А.А. Экономическая основа
переработки сыворотки // Молочная промышленность.– 2009, № 3.–
С. 36–37.
92. Храмцов А.Г., Нестеренко П.Г. Технология продуктов из молочной
сыворотки: Учебное пособие.– М.: ДеЛи принт, 2004.– 587 с.
93. Центрифуги для очистки молока и удаления бактерий. Публикация
компании Вестфалия Сепаратор АГ, 2001.– 37 с.
94. Чекулаева Л.В., Чекулаев Н.М. Сгущенные молочные консервы.–
М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.– 264 с.
95. Чистюхин А.В. Картонная упаковка для молочных консервов // Молочная промышленность.– 2001, №12.– С. 45.
96. Упаковка и тара: проектирование, технологии, применение /
Дж. Ф. Хэнлон, Р. Дж. Келси, Х.Е. Форсинио; пер. с анг.; Под общ. науч.
ред. В.Л. Жавнера.– СПб.: Профессия, 2004.– 632 с.
97. Штальберг С.М. Производство сухого масла // Молочная промышленность.– 1948, № 2.– С. 36–37.
98. Штальберг С.М Производство сухого масла. Исследования в области молочных консервов: Сборник научных трудов ВНИМИ / Под ред.
В.И. Сирика.– М.: Пищепромиздат. 1953.– С. 35–48.
99. Штальберг С., Шилович М. Стойкость сухих молочных консервов
при хранении // Молочная промышленность.– 1951, № 9.– С. 32–34.
100. Шурчкова Ю.А. Проблемы управления термоустойчивостью молока
// Молочная промышленность.– 2003, № 11.– С. 49–50.
101. Щербакова О.Е. Заменители молока для молодняка сельскохозяйственных животных.– М.: ДеЛи принт, 2003.– 103 с.
272
Содержание
Предисловие..................................................................................................................... 3
Список используемых сокращений ................................................................................ 5
1 ИСТОРИЯ, СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ МОЛОЧНОКОНСЕРВНОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ ....................................................................................................... 7
2 КЛАССИФИКАЦИЯ КОНСЕРВОВ - ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ
МОЛОКА............................................................................................................................... 14
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОНСЕРВОВ................................ 20
4 ОБЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ КОНСЕРВОВ - ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ
МОЛОКА............................................................................................................................... 30
4.1 СЫРЬЕ, ФУНКЦИОНАЛЬНО НЕОБХОДИМЫЕ КОМПОНЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА КАЧЕСТВО
КОНСЕРВОВ .......................................................................................................................... 30
4.1.1 Молоко коровье сырое......................................................................................... 30
4.1.2 Обезжиренное молоко......................................................................................... 38
4.1.3. Сливки .................................................................................................................. 38
4.1.4 Пахта.................................................................................................................... 40
4.1.5 Сыворотка ........................................................................................................... 40
4.1.6 Молочный жир..................................................................................................... 41
4.1.7 Заменители молочного жира ............................................................................ 42
4.1.8 Немолочные белки................................................................................................ 46
4.1.9 Сахар-песок .......................................................................................................... 48
4.1.10 Эмульгаторы...................................................................................................... 50
4.1.11 Ферменты .......................................................................................................... 53
4.2 ОЧИСТКА МОЛОКА ......................................................................................................... 55
4.3 ПОЛУЧЕНИЕ ПРОДУКТА ТРЕБУЕМОГО СОСТАВА И РАСЧЕТЫ НОРМАЛИЗАЦИИ ............. 61
4.4 ГОМОГЕНИЗАЦИЯ........................................................................................................... 69
4.5 ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА МОЛОЧНОГО СЫРЬЯ .................................................................. 76
4.6 СГУЩЕНИЕ ..................................................................................................................... 82
4.7 СУШКА........................................................................................................................... 89
4.7.1 Контактная сушка.............................................................................................. 92
4.7.2 Конвективная сушка .......................................................................................... 95
4.7.2.1 Одностадийная распылительная сушка ..................................................... 95
4.7.2.2 Многостадийная сушка ............................................................................... 99
4.8 ФАСОВАНИЕ И УПАКОВКА КОНСЕРВОВ ....................................................................... 106
4.8.1 Тара для концентрированных продуктов ....................................................... 106
4.8.2 Тара для сухих продуктов ................................................................................ 112
5 ТЕХНОЛОГИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ ................................ 115
5.1 СГУЩЕННОЕ СТЕРИЛИЗОВАННОЕ И КОНЦЕНТРИРОВАННОЕ СТЕРИЛИЗОВАННОЕ
МОЛОКО ............................................................................................................................. 115
5.2 СГУЩЕННЫЕ МОЛОЧНЫЕ КОНСЕРВЫ С САХАРОМ ....................................................... 130
5.2.1 Молоко цельное сгущенное с сахаром.............................................................. 131
5.2.2 Молоко сгущенное с сахаром обезжиренное .................................................. 142
5.2.3 Сгущенные сливки с сахаром ............................................................................ 142
5.3 СГУЩЕННЫЕ МОЛОЧНЫЕ КОНСЕРВЫ С САХАРОМ И ВКУСОВЫМИ КОМПОНЕНТАМИ . 143
5.3.1 Кофе натуральный со сгущенным молоком и сахаром ............................... 146
5.3.2 Какао со сгущенным молоком и сахаром ....................................................... 148
273
5.3.3 Молоко сгущенное с сахаром и цикорием .......................................................149
5.4 СГУЩЕННЫЕ МОЛОКОСОДЕРЖАЩИЕ КОНСЕРВЫ С САХАРОМ.....................................150
5.4.1 Консервы молокосодержащие сгущенные с сахаром....................................153
5.4.2 Консервы молокосодержащие сгущенные с сахаром вареные.....................155
5.4.3 Консервы молокосодержащие сгущенные с сахаром и пищевкусовыми
компонентами .............................................................................................................158
5.5 РЕКОМБИНИРОВАННЫЕ И ВОССТАНОВЛЕННЫЕ СГУЩЕННЫЕ ПРОДУКТЫ ...................158
5.5.1 Рекомбинированные сгущенные продукты переработки молока
с сахаром ......................................................................................................................159
5.5.2 Восстановленные сгущенные стерилизованные продукты..........................163
5.6 СГУЩЕННЫЕ КОНЦЕНТРАТЫ СЫВОРОТКИ ...................................................................164
5.6.1 Сыворотка молочная концентрированная и сыворотка молочная
сгущенная .....................................................................................................................165
5.6.3 Сыворотка гидролизованная сгущенная........................................................170
6 ТЕХНОЛОГИЯ СУХИХ ПРОДУКТОВ......................................................................172
6.1 ТРАДИЦИОННЫЕ ВИДЫ СУХИХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ............................................172
6.1.1 Сухое обезжиренное молоко .............................................................................174
6.1.2 Сухое цельное молоко и сухие сливки ...............................................................178
6.2 СУХОЕ МОЛОКО ПОВЫШЕННОЙ РАСТВОРИМОСТИ ......................................................182
6.2.1 Молоко сухое Смоленское..................................................................................185
6.2.2 Молоко сухое быстрорастворимое..................................................................188
6.3 СУХОЕ МОЛОКО ПОВЫШЕННОЙ ХРАНИМОСПОСОБНОСТИ ..........................................191
6.4 СУХОЕ МОЛОКО ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ВОССТАНОВЛЕННЫХ И РЕКОМБИНИРОВАННЫХ
ПРОДУКТОВ ........................................................................................................................194
6.5 СУХАЯ МОЛОЧНАЯ СЫВОРОТКА...................................................................................199
6.5.1 Контактная сушка сыворотки ........................................................................204
6.5.2 Многостадийная сушка сыворотки .................................................................205
6.5.3 Сушка сверхконцентрированной сыворотки ..................................................210
6.6 СУХАЯ ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННАЯ СЫВОРОТКА ..............................................................212
6.7 СУХИЕ МОЛОКОСОДЕРЖАЩИЕ ПРОДУКТЫ ..................................................................215
6.8 СУХИЕ СМЕСИ ДЛЯ МОРОЖЕНОГО ................................................................................218
6.8.1 Производство сухих смесей методом высушивания всех компонентов .....219
6.8.2 Производство смесей методом смешивания сухих компонентов ...............222
6.9 СУХОЕ МАСЛО ..............................................................................................................223
6.10 СУХИЕ ПРОДУКТЫ ДЛЯ ДЕТСКОГО ПИТАНИЯ .............................................................226
6.10.1 Исторический аспект......................................................................................226
6.10.2 Технологические приемы при производстве продуктов для детского
питания ........................................................................................................................228
6.10.3 Классификация продуктов ..............................................................................230
6.10.4 Технология сухого молочного продукта Нутрилак безлактозный ............235
7 СУХИЕ ЗАМЕНИТЕЛИ ЦЕЛЬНОГО МОЛОКА ДЛЯ ТЕЛЯТ .........................244
7.1 ХАРАКТЕРИСТИКА СУХИХ ЗЦМ ..................................................................................246
7.2 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЗЦМ ..........................................248
7.3 СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ...........................................................................................251
7.4 ТЕХНОЛОГИЯ СУХОГО ФЕРМЕНТИРОВАННОГО ЗЦМ (ЗЦМ-Ф)..................................252
7.5 РЕГЕНЕРИРОВАННОЕ МОЛОКО......................................................................................256
8 НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОНСЕРВОВ ПРИ ХРАНЕНИИ .............257
Список литературных источников...........................................................................266
274
Учебное издание
БУЙЛОВА Людмила Александровна
Технология консервов –
продуктов переработки молока
Учебное пособие
Технический редактор Ю.И. Чикавинский
Корректор Г.Н. Елисеева
Подписано в печать 25.11.2010 г.
Объем 17,2 усл. печ. л.
Заказ № 402 -Р
Формат 60/90 1/16
Тираж 100 экз.
Издательский центр Вологодской государственной
молочнохозяйственной академии им. Н.В. Верещагина
160555 г. Вологда, c. Молочное, ул. Шмидта, 2
275
276
Сведения об авторе
Людмила Александровна Буйлова окончила школу с золотой
медалью, Вологодский молочный институт – с отличием.
Работала на Сухонском молочноконсервном комбинате, с
1970 г. – на кафедре технологии молока и молочных продуктов
Вологодского молочного института, ныне – Вологодской государственной молочнохозяйственной академии им. Н.В. Верещагина в должностях ассистента, зав. кафедрой, профессора кафедры.
Кандидат технических наук, доцент, автор 170 научных и
методических работ, лауреат Государственной премии Вологодской области по науке и технике за 2007 г.
277