ПЕРЕРАБОТКА МОЛОКА
ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА МОЛОКА ПРИ ЕГО ПЕРЕРАБОТКЕ
Переработка молочных продуктов преследует несколько основных целей, включая все или некоторые из следующих:
• удаление любых оставшихся частиц примесей;
• устранение риска здоровью людей;
• уменьшение возможности порчи продукта до того, как он попадет к потребителю;
• сохранение вкуса продукта;
• уменьшение жирности;
• стабилизация жирности для предотвращения сепарации;
• уменьшение содержания лактозы;
• добавка витаминов.
Все эти изменения имеют эффект увеличения ценности продукта. Вдобавок, в результате переработки получаются разнообразные продукты с различным употреблением, варьирующиеся от жидкого молока до специальных сливок, йогуртов, сыров и сушеных продуктов. Существуют также промышленные побочные продукты молочной переработки, такие как фармацевтическая лактоза, сывороточные белки и другие. Хотя разнообразие продуктов бесконечно, несколько базовых процессов применимы к большому их числу. Среди них:
• тепловая обработка путем пастеризации или при ультравысокой температуре (УВТ);
• ферментация;
• приготовление масла;
• основные этапы изготовления сыра;
• высушивание;
• сгущение.
Целью этой главы является не детальное описание переработки молока, а предоставление краткого обзора основных процессов с акцентом на те аспекты переработки, которые зависят от поставки молока высокого качества.
УСТРАНЕНИЕ ПОРЧИ И РИСКА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ
Обращение при получении При доставке на перерабатывающий завод молоко подвергается фильтрации для удаления основной массы примесей, не замеченных на ферме или в центре сбора молока. Взятые пробы анализируются на наличие разбавляющих веществ, таких как вода, антибиотики или молоко от других животных (напр, коз или овец), и для определения уровня рН и микробиологического содержания поступившего молока. В дополнение, молоко подвергается органолептическому анализу для выявления необычных запахов, указывающих на присутствие примесей. Молоко может быть обработано на медленной центрифуге для удаления клеточных и других остатков. На некоторых заводах молоко хранится в накопительных танках до четырех дней при температуре ниже 4°С, а обычно при 2°С. Это делается при необходимости накопления молока для переработки партиями. Если в молоке велико содержание холодоустойчивых психотропических бактерий, то длительное хранение может вызвать проблемы с качеством. Необходимо осторожное обращение с сырым цельным молоком, чтобы предотвратить взбалтывание при перекачке по трубам, которое может вызвать разрушение глобул жира.
Тепловая обработка - пастеризация и УВТ
Названный по имени французского микробиолога 19-го века Луи Пастера, процесс пастеризации при его разработке ставил в качестве своей основной цели уничтожение бактерий туберкулеза (Mycobacterium bovis). В настоящее время пастеризация имеет двойную цель:
1) повышения безвредности молока для здоровья;
2) сохранение его свойств.
Пастеризация не уничтожает все микроорганизмы, она уменьшает их количество. Она не разрушает споры бактерий; однако она уничтожает такие бактерии, как Mycobacterium, Salmonella, Staphylococcus, E. coli, Brucella и другие виды, представляющие существенную угрозу здоровью людей. Пастеризация не оказывает влияния на питательную ценность молока.
Пастеризация преследует две цели:
1) повышение безвредности молока для здоровья;
2) сохранение его свойств.
Два фактора влияют на уничтожение бактерий:
1) температура, до которой нагревается молоко;
2) продолжительность времени, в течение которого эта температура молока поддерживается.
Однако изменения температуры и продолжительность обработки необходимо минимизировать до величин, абсолютно необходимых для уничтожения бактерий, чтобы избежать изменения вкуса молока. Пастеризация, таким образом, может проводиться при низкой температуре в течение продолжительного времени, например при 62,8°С в течение 30 минут, или при более высокой температуре в течение короткого времени (ВТКВ), например при 72,8°С в течение 16 секунд.
Для пастеризации обычно используется теплообменник, который позволяет быстро и без перемешивания поднять температуру молока до необходимого значения, а затем быстро охладить его по окончании периода обработки.
Таблица 8.1: Температурные и временные режимы используемые при пастеризации.
|
Температура |
Время |
|
|
63°С 72°С 80С 90°С 94°С 96°С 100°С |
145Т 161Т 191Т 194Т 20 IT 204Т 212Т |
30 минут 15секунд 1 секунда 0,5 секунды 0,1 секунды 0,05 секунды 0,01 секунды |
1 Если содержание жира превышает 10% или в молоко добавлены сладкие вещества, тогда температуру необходимо увеличить на 3°С (5°F).
2 Длн пастеризации молочных продуктов, содержащих яйца, необходимо увеличить температуру и время пастеризации. From: US Pasteurized Milk Ordinance
Обеспечение соблюдения при пастеризации жестких требований к оборудованию и протекающим процессам требует непрерывного контроля. Для контроля за ежедневным и постоянным соблюдением условий пастеризации необходимо следовать программе предупреждающей профилактики. В Соединенных Штатах подробный свод инструкций под названием Предписание по Пастеризации Молока содержит детали непрерывного контроля, необходимого для функционирования перерабатывающего завода.
Поскольку пастеризация не уничтожает полностью все споры бактерий и сами бактрии, молоко, обработанное этим методом, должно содержаться в охлажденном виде и имеет ограниченный срок хранения в предприятиях розничной продажи и домах потребителей. Обработка молока при более высоких температурах может стерилизовать молоко, обезвредив все микроорганизмы. При обработке молока в течение коротких периодов в 2-3 секунды при температуре 120°С молоко может быть стерилизованно без приобритения им специфического привкуса кипяченого молока. Время обработки регулируется в зависимости от жирности молока. Молоко обычно предварительно нагревается до температуры пастеризации, а затем обрабатывается струей пара для достижения высоких температур, необходимых для стерилизации. После нагревания молоко быстро охлаждается. Молоко, обработанное методом УВТ, необходимо гомогенизировать для стабилизации содержания жира в эмульсии. Такое, обработанное методом "ультра-высоких температур" (УВТ), молоко имеет увеличенный срок хранения и может храниться в закупоренных контейнерах без охлаждения, что является значительным преимуществом в странах ограниченным количеством рефрижераторных устройств.
Молоко, обработанное методом УВТ, обладает увеличенным сроком хранения и может храниться неохлажденным.
Облучение
Гамма-облучение также используется как безопасное средство стерилизации молочных продуктов, хотя в настоящее время еще не является общепринятым.
Необходимо помнить, что процессы пастеризации, УВТ обработки и облучения уничтожают бактерий в молоке только на момент обработки; они не дают гарантий от будущего заражения. Обработанное молоко должно тщательно оберегаться от последующего заражения. Это подразумевает обеспечения контроля за тем, чтобы пастеризованное молоко никогда не смешивалось с сырым.
Молоко, подвергнутое тепловой обработке, должно тщательно обререгаться от последующего заражения и смешивания с сырым молоком.
СНИЖЕНИЕ И СТАБИЛИЗАЦИЯ ЖИРНОСТИ
В момент его получения от коровы, молоко содержит по меньшей мере 3% жира, а иногда, в зависимости от породы коров, более 4,5% жира. В последние годы возрос спрос потребителей на молоко пониженной жирности, которое считается более "здоровым". Обычно на продажу предлагается два типа молока пониженной жирности двухпроцентное и обезжиренное. Излижний жир удаляется с помощью центрифугирования.
Жир в молоке постепенно отделяется при отстаивании (образовании сливок) из-за различной плотности глобул жира и остального водного раствора. Этот процесс просто ускоряется при производстве обезжиренного молока путем центрифугирования. В сыром молоке размер глобул жира составляет 2-10 р.м. Молоко, предназначенное для продажи, подвергается обработке с целью уменьшения размера глобул жира, чтобы снизить их способность к сепарации. Этот процесс называется гомогенизацией. Молоко прокачивается под давлением через ряд мелких клапанов, чтобы разбить глобулы до размера 1-3 \хм. Эта процедура обычно проводится при температуре пастеризации.
УМЕНЬШЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЛАКТОЗЫ
Значительная часть людей испытывает трудности при переваривании молока, т.к. они страдают нехваткой лактазы фермента, необходимого для расщепления лактозы на простые сахара - глюкозу и галактозу - в кишечнике. Все дети вырабатывают лактазу, но некоторые теряют способность вырабатывать этот фермент в процессе взросления. Дефицит лактазы наиболее распространен среди людей азиатского и африканского происхождения, но обнаруживается среди населения во всех районах мира. В отсутствие лактазы, дисахарид лактозы вызывает возникновение сильного осмотического давления в кишечнике, стимулируая притекание туда избыточного количества жидкости.
Для уменьшения содержания лактозы в молочных продуктах разработаны несколько методов. Один из них заключается в добавлении бактериального фермента (3-галаксидазы, расщепляющего лактозу, обегчая тем самым усвоение молока. Молоко с пониженным содержанием лактозы содержит ее на 70% меньше, чем обычное молоко.
За исключением мягких, недозрелых сортов, сыры имеют низкое содержание лактозы и пригодны к употреблению людьми, страдающими дефицитом лактазы.
ОБОГАЩЕНИЕ ВИТАМИНАМИ Витаминизация
Молоко является важным источником витаминов А и Д. Оба они являются жирорастворимыми витаминами и их концентрация в молоке уменьшается, когда жир удаляется из него.
Витамин Д необходим для поддержания метаболизма кальция и его дефицит чаще встречается у старых животных и у телят, у которых в результате может сформироваться слабый или деформированный костяк (рахит). Провитамин Д образуется в растениях под воздействием солнечного света. Нормальное содержание витамина Д в молоке зависит от кормов, потребляетых животным, и от подолжительности пребывания коровы под солнцем. Во многих странах витамин Д добавляется в переработанное молоко, что вносит значительный вклад в борьбу с заболеваниями рахитом.
Витамин А добавляется в молоко, чтобы компенсировать его количество, удаленное в процессе обезжиривания. Концентрированный экстракт из сливочного масла добавляется путем гомогенизации обратно в молоко для восстановления его характеристик до уровня цельного молока.
МОЛОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ
ФЕРМЕНТИРОВАННЫЕ ПРОДУКТЫ
Существует широкий спектр ферментированных молочных продуктов, наиболее широко известными из которых являются кефир и йогурт. Общим процессом, связывающим эти продукты, является ферментация молока с помощью инициализирующей культуры. Йогурт представляет собой полужидкий продукт ферментации молока с помощью комбинации культур Streptococcus thermophilus и Lactobacillus bulgaricus. Эти бактерии ферментируют лактозу и вырабатывают молочную кислоту, хорошо размножаясь при 39-47°С. Перед добавлением культуры бактерий молоко пастеризуется или стерилизуется для удаления конкурирующих или опасных для здоровья микроорганизмов. Оно также может быть подвергнуто тепловой обработке по завершении ферментации, для того чтобы уничтожить оставшиеся микроорганизмы и увеличить срок хранения продукта. Другие бактерии, вырабатывающие молочную кислоту, видов Lactobacillus и Bifidobacterium являются альтернативными кандидатами на роль инициирующей культуры.
Инициирующая культура не должна содержать других микроорганизмов, особенно патогенных, таких как сальмонелла и возбудитель листериоза, которые могут размножаться во время периода ферментации. Присутствие остатков антибиотиков будет подавлять рост инициирующей культуры.
МАСЛО
Сливочное масло представляет собой главным образом эмульсию воды в масле. Процесс изготовления обращает изначальную эмульсию жира в воде, присутствующую в молоке. Молочный жир может меняться в зависимости от породы коров, стадии лактации и состава кормов. Твердость жира зависит от степени насыщенности. По определению, сливочное масло содержит не менее 80% жира, поэтому в настоящее время много усилий прилагается для разработки масляной пасты пониженной жирности для потребителей, озабоченных полезностью продуктов для здоровья.
Основными этапами производства масла являются отделение жирной фазы, кристаллизация жира, сепарация масла в эмульсии жира и восстановление воды в эмульсии жира. Простая сепарация сливок путем центрифугирования дает суспензию 40-процентной жирности. Быстрое ее охлаждение приводит к образованию кристаллов жира. Процесс сбивания масла использует механическое воздействие вращающихся вальцов и лопаток для разрушения эмульсионной структуры, а затем допускает ее переработку во взвесь воды в жире.
СЫРОДЕЛИЕ
Существуют разнообразные типы сыров и масштабы производства. Однако все они включают в себя основные этапы. Молоко, используемое для производства сыров, должно быть хорошего качества и однородно по структуре. Поэтому оно обычно пастеризуется при низкой температуре и содержит стандартный процент жира. В некоторых процессах для сдерживания нежелательного размножения микробов в молоко добавляется соль.
Следующим этапом является свертывание, или створаживание, молока. Для этого используются два метода: инициирующие культуры бактерий, или ферментационное свертывание. Использование инициирующей культуры может оставить заметный след на формирующихся сгустках, т.к. каждый вид бактерий имеет различные характеристики процесса ферментации лактозы. Присутствие конкурирующих бактерий, бактериофагов, атакующих инициирующие бактерии, или антибиотиков может предотвратить рост инициирующей культуры. При ферментационном свертывании используются сычужные ферменты животного, растительного или грибкового происхождения. Основным сычужным ферментом животного происхождения является реннин, получаемый из абомасума телят.
Получившийся коагулят разрезается на кубики и перемешивается для высвобождения и стекания сыворотки. При этом сгустки могут подвергаться нагреванию для улучшения процесса их отжимания. Затем сгустки помещаются в формы, прессуются или разрезаются на блоки, и упаковываются под вакуумом. Сыр выдерживается, т.е. хранится в контролируемых условиях пониженной температуры и высокой влажности, в течение различных сроков. В некотрых процессах изготовления сыра используются высушивание, засолка или копчение сыра во время его выдержки.
Сыр является концентрированным источником белка и жира с очень небольшим содержанием лактозы. Он также содержит много витаминов и минералов. Длительный срок хранения превоначально являлся одним из мотивирующих факторов для производства сыров.
СУШЕНЫЕ ПРОДУКТЫ
Молочный порошок приготовляется путем удаления воды из молока. Из обезжиренного или цельного молока получается соответственно обезжиренный или цельный молочный порошок. Для высушивания используются два основных процесса.
При барабанной сушке, тонкая пленка молока наносится на нагреваемый паром вращающийся барабан и вода испаряется за один оборот барабана. При распылительной сушке, струя капель молока распыляется в нагретой камере, где вода быстро испаряется из них. Молоко может быть предварительно сконцентрировано для уменьшения количества энергии, необходимой для окончательной сушки распылителем. В обоих методах основной задачей является сушка молока без его перегрева. Содержание воды в получающемся молочном порошке составляет около 3-4%.
При хранении молочного порошка необходимо избегать воздействия на него влаги. Порошок обычно пакуется в запечатанные, многослойные бумажные пакеты, образующие барьер на пути влаги. Эти пакеты должны храниться в прохладных, сухих условиях, в которых срок их хранения увеличивается. Цельный молочный порошок пропадает гораздо быстрее в результате окисления жира. Обезжиренный молочный порошок может быть восстановлен в эквивалент двухпроцентного молока путем регидратации водой и добавления сливочного или растительног масла.
КОНЦЕНТРИРОВАННЫЕ ПРОДУКТЫ.
В концентрированные молочные продукты входят такие домашние, приготавливаемые путем термокоагуляции продукты, как коа и аркип, а также промышленно приготовляемое сгущеное и выпаренное молоко и продукты ультрафильтрации.
Длительное, медленное приготовление молока с перемешиванием выпаривает из него воду и дает пастообразную, коричневатую сладкую субстанцию. Тепловая обработка патогенные бактерии, продукт обладает способностью к хранению. Такой продукт приготавливается в домашних условиях во многих регионах мира и известен под названием "аркип" в Латинской Америке и "коа" в Индии.
Выпаренное и сгущеное молоко получается при испарении воды из молока под вакуумом. Обычно такие продукты производятся в виде сгущеного стерилизованного молока (без сахара) или в виде сгущеного молока, в которое в качестве консерванта добаляется сахар. Путем кипячения молока при уменьшенном атмосферном давлении можно избежать характерных вкусовых изменений, происходящих при приготовлении молока. Как стерилизованное, так и обычное сгущеное молоко производится в консервированном виде и обладает хорошей способностью к долгосрочному хранению.
Новый метод концентрации молока использует ультрафильтрацию, при которой очень тонкие мембраны, способные разделять молекулы различного размера, отделяют воду от белковых и жировых компонентов молока и дают концентрированный продукт.
ПОБОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ
При приготовлении некоторых молочных продуктов производится значительное количество побочных продуктов. В Таблице 8.2 приведены некоторые из таких побочных продуктов и их использование.
№ кошелька: 410011987169836