Биохимические и физико-химические изменения молока при его хранении и обработке

1.4.1 Охлаждение

На фермах и молочных предприятиях сырое и пастеризованное молоко охлаждают и хранят при температуре 4 - 10°С.

Охлаждение сырого молока способствует увеличению продолжитель­ности бактерицидной фазы. Бактерицидные свойства мо­лока обусловливаются наличием в нем антибактериальных веществ. Их количество зависит от индивидуальных особенностей, физиологическо­го состояния животных и изменяется в течение лактационного периода (особенно высокой антибактериальной активностью обладает молози­во).

По окончании бактерицидной фазы в молоке при высокой темпе­ратуре хранения (13 - 15°С) начинается быстрое размножение разно­образной микрофлоры. При этом в нем могут накапливаться бактери­альные токсины, вызывающие сильные пищевые отравления, появ­ляются окисленный и прогорклый привкусы, повышается титруемая кислотность, и молоко свертывается. Поэтому температура 6 - 10°С яв­ляется предельной для кратковременного (не более 1 сут.) хранения сырого молока. При необходимости более длительного хранения (2 - 3 сут.) молоко охлаждают до температуры 2 - 4°С. и технологические свойства молока.

При охлаждении молока жир переходит из жидкого состояния в твер­дое, в результате чего повышаются его вязкость и плотность. Механичес­кие воздействия (при транспортировании, очистке, перемешивании, пе­рекачивании и т. д.) могут привести к повреждению оболочек и повыше­нию степени дестабилизации жировой фазы. В таком молоке активнее происходят липолиз и окисление липидов.

Различают два вида липолиза, вызываемого нативными липазами: спонтанный (самопроизвольный) и индуцированный (наведенный).

Спонтанный липолиз происходит при охлаждении молока. В процессе охлаждения плазменная липаза самопроизвольно адсорбируется оболоч­ками жировых шариков и вызывает гидролиз жира. Склонность или чув­ствительность молока к развитию в нем спонтанного липолиза обуслов­лена индивидуальными особенностями животного, рационом кормле­ния, периодом лактации и другими факторами.

Индуцированный липолиз происходит при активировании липаз с од­новременным разрушением оболочек жировых шариков в результате по­лучения и обработки молока.

В результате липолиза в молоке увеличивается (на 30 - 70%) количе­ство свободных жирных кислот, и появляются прогорклый вкус, мыль­ный и другие привкусы. Качество выработанных из него масла, молоч­ных консервов и других продуктов снижается.

При длительном низкотемпературном хранении молока уменьшается средний диаметр казеиновых мицелл. Молоко медленнее свертывается сычужным ферментом, снижается интенсивность синерезиса сычужных и кислотных сгустков.

В процессе хранения в плазме молока повышается количество ионов кальция. Поэтому с увеличением продолжительности хранения термо­устойчивость молока снижается, что необходимо учитывать при произ­водстве молочных консервов. Для длительного хранения молоко следует пастеризовать и затем охладить до 4 - 6°С.

Хранение сырого молока при 4°С не вызывает заметного снижения содержания витаминов. Исключение составляет витамин С - он разру­шается на 18% при хранении в течение 2 сут. и на 67% при хранении в течение 3 сут.

 

1.4.2 Замораживание

Изменение состава и свойств молока под влиянием низких темпера­тур зависит от температуры и скорости замораживания.

Молоко замерзает при температуре ниже - 0, 54°С. В интервале от -0, 54 до -3, 5°С в лед превращается основная часть (80 - 85%) воды, процесс льдообразования практически заканчивается при температуре -30°С.

Замораживание молока при любых температурах происходит неравно­мерно. Вначале замерзает слой чистой воды, а в оставшейся жидкой части концентри­руются компоненты молока, в том числе электролиты (соли кальция и др.), которые могут вызвать нежелательные изменения белков и жира.

При медленном замораживании незамерзшими остаются вся связан­ная вода (3 - 3, 5%) и часть свободной влаги молока. В медленно замороженном молоке происходят физи­ко-химические изменения белков, приводящие к частичной или полной их коагуляции. Оттаявшее после замораживания молоко быстрее свер­тывается сычужным ферментом по сравнению с обычным.

При быстром замораживании молока при температуре ниже —22°С остается незамерзшей около 3 - 4% воды, т. е. почти вся свободная влага переходит в лед, а в жидком состоянии находится лишь связанная влага, которая не обладает свойством растворять соли, поэтому денатурационных изменений белков не происходит.

При высоких температурах замораживания (-5...-10°С) может раз­рушаться жировая эмульсия. В процессе охлаждения жировые шарики отвердевают (форма их становится угловатой). В результате этих изменений нарушается целостность оболочек жировых шариков, т. е. происходит частичная дестабилизация жировой фазы с выделением свободного жира. Замороженное и оттаявшее молоко быст­рее сбивается, при нагревании в нем появляются капли жира, при хране­нии оно более склонно к липолизу. Быстрое замораживание молока при низких температурах (ниже -22°С) предотвращает нарушение жировой эмульсии.

 

1.4.3 Центробежная очистка и сепарирование

Наиболее современным и эффективным способом очистки молока от механических загрязнений является очистка в сепараторах-молокоочистителях. В сепараторной слизи вместе с механическими примесями частично удаляются крупные белковые частицы, мелкие жировые шари­ки, а также лейкоциты и микроорганизмы.

Очистка молока не вызывает существенных изменений его составных частей. Титруемая кислотность молока уменьшается на 0, 5 - 4, 0 °Т.

Центробежной очисткой на сепараторах-молооочистителях нельзя добиться полного удаления из молока микроорганизмов. Наиболее эф­фективным способом бактериальной очистки молока применяемом в сыроделии, является бактофугирование на сепараторах-бактериоотделителях.

Кислотность молока в результате бактофугирования понижается на 1 - 2°Т. Размеры жировых шариков меняются незначительно, однако бактофугирование при 8 - 10°С может вызвать частичное подсбивание жира и снижение жирности молока на 0, 1 - 0, 2%.

Состав и физико-химические свойства молока - вязкость, плот­ность, кислотность и степень диспергирования жира влияют на степень обезжиривания молока. Предварительная обработка молока (перекачивание, перемешивание, пастеризация и т. д.) отрицательно влияет на сте­пень обезжиривания, так как при обработке могут происходить дробле­ние жировых шариков и частичное подсбивание жира. Длительное хра­нение молока (при низких температурах) перед сепарированием приво­дит к повышению кислотности, вязкости, плотности молока и тем са­мым снижает степень его обезжиривания.

Степень обезжиривания зависит от температуры молока. Оптималь­ной температурой сепарирования принято считать 35 - 45°С, более вы­сокие температуры применяют только при получении высокожирных сливок. Повышение температуры сепарирования обычно сопровожда­ется дроблением жировых шариков и вспениванием обезжиренного мо­лока и сливок.

Менее интенсивное дробление жировых шариков наблюдается при сепарировании холодного молока (1 - 5°С). Однако сепарирование при низких температурах приводит к снижению производительности сепа­ратора, так как вязкость молока повышается.

 

1.4.4 Перекачивание и перемешивание

При перекачивании молока и сливок насосами уменьшается количе­ство мелких жировых шариков (диаметром до 2 мкм) и происходит дис­пергирование крупных (диаметром 4 - 6 мкм и выше) шариков с увели­чением числа средних (диаметром 2 - 4 мкм). Степень диспергирования жира увеличивается с возрастанием напора в линии нагнетания.

В результате механического воздействия на оболочки жировых ша­риков в процессе перекачивания молока происходит частичная дестаби­лизация жира. Эффект разрушения жировой эмульсии возрастает с повыше­нием напора в линии нагнетания, концентрации жировой фазы, кислот­ности молока, а также при подсасывании воздуха в перекачиваемый про­дукт. Центробежные насосы оказывают большее разрушающее действие по сравнению с ротационными.

В процессе перекачивания молока и сливок часто образуется пена, продукт обогащается воздухом, его коллоидная система может нарушать­ся вследствие изменения состояния белков.

Плотность молока после перекачивания насосами незначительно от­личается от исходной, вязкость в результате диспергирования жира в про­цессе перекачивания несколько возрастает. Способность молока к сы­чужному свертыванию после перекачивания насосами не изменяется.

Перемешивание свежевыдоенного молока мешалками (при охлажде­нии и хранении в емкостях и т. д.) существенно не влияет на диспергиро­вание и стабильность жира. При воздействии мешалок на молоко во вре­мя длительного хранения оболочки жировых шариков могут нарушать­ся, в результате чего образуется свободный жир, склонный к липолизу и окислению.

 

1.4.5 Мембранные методы обработки

К мембранным методам обработки - разделения смесей с помощью специальных полупроницаемых мембран, имеющих поры размером ме­нее 0, 5 мкм, относится ультрафильтрация (УФ).

УФ в молочной промышленности применяют с целью концентриро­вания (сгущения) цельного или обезжиренного молока перед выработ­кой сыра, творога и других молочных продуктов. Ее также используют для получения концентратов отдельных компонентов молока, например, концентратов сывороточных белков.

В процессе ультрафильтрации на мембране задерживаются только высокомолекулярные вещества (жировые шарики, казеин, сывороточ­ные белки, коллоидный фосфат кальция, связанные с белками витами­ны, металлы), а вода и низкомолекулярные соединения (лактоза, раство­римые соли и др.) проходят через поры мембраны в фильтрат.

Ультрафильтрация не влияет отрицательно на структуру и дисперс­ность белков и жировых шариков, лишь отмечается частичная поверх­ностная денатурация сывороточных белков. Продолжительность сычужной свертываемости УФ-концентрата несколько выше продолжительности свертывания неконцент­рированного молока. Образующиеся сычужные сгустки хуже отделяют сыворотку.

 

1.4.6 Гомогенизация

 

При хранении сырого молока отстаивается слой сливок (жировая дис­персия молока при этом не разрушается). Это объясняется тем, что круп­ные жировые шарики, вследствие меньшей по сравнению с плазмой плотностью, постепенно поднимаются на поверхность молока.

В результате гомогенизации в молоке образуются однородные по ве­тчине шарики диаметром около 1 мкм. Степень диспергиро­вания жировых шариков зависит от температуры, давления гомогенизации, содержания жира и других факторов.

В молоке после гомогенизации не происходит скопления жировых шариков и практически не наблюдается отстоя сливок.

В процессе гомогенизации изменяется не только молочный жир, но также белки и соли. Диаметр крупных казеиновых мицелл уменьшается, часть их распадается на фрагменты и субмицеллы, которые адсор­бируются поверхностью жировых шариков. Изменяется солевой ба­ланс молока: в плазме увеличива­ется количество растворимого кальция, часть же коллоидных фосфатов кальция адсорбируется поверхностью жировых шариков. В результате гомогенизации изменяются физико-химические и технологические свойства моло­ка. С повышением давления гомо­генизации увеличивается вязкость молока, понижаются поверхностное натяжение и пенообразование.

После гомогенизации снижается термоустойчивость молочных эмуль­сий, особенно эмульсий с высоким содержанием жира. Скорость сычуж­ного свертывания гомогенизированного молока повышается, увеличи­вается прочность полученных сгустков и замедляется их синерезис.

 

1.4. 7 Тепловая обработка

 

В процессе тепловой обработки изменяются составные части моло­ка, в первую очередь белки, инактивируются почти все ферменты, час­тично разрушаются витамины. Кроме того, меняются физико-химичес­кие и технологические свойства молока: вязкость, поверхностное натя­жение, кислотность, способность казеина к сычужному свертыванию. Молоко приобретает специфический вкус, запах и цвет.

Наиболее глубоким изменениям при нагревании молока подверга­ются сывороточные белки. Агрегаты сывороточных белков молока имеют небольшие размеры и достаточно сильно гидратированы. Поэтому они остаются в растворе и лишь небольшая их часть в виде хлопьев оседает на поверхности нагре­вательных аппаратов. Денатурация сывороточных белков начинается при сравнительно низких температурах нагревания молока (62°С). Степень денатурации белков (со снижением их растворимости) зависит от температуры и про­должительности ее воздействия на молоко. Из сывороточных белков наиболее чувствительны к нагреванию им­муноглобулины, сывороточный альбумин и β -лактоглобулин. α -Лактальбумин - термостабильный белок. Он полностью теряет растворимость при нагревании молока до 96°С и выдерживании при этой температуре в течение 30 мин. Вследствие тепловой денатура­ции сывороточных белков и осво­бождения сульфгидрильных групп молоко приобретает специфичес­кий вкус «кипяченого молока» или привкус пастеризации.

Казеин, по сравнению с сыво­роточными белками, более термо­устойчив. Он не коагулирует при нагревании свежего молока до 130 - 150°С. Однако тепловая обра­ботка при высоких температурах изменяет состав и структуру казе­инового комплекса. От комплекса отщепляются органические фос­фор и кальций, изменяется соот­ношение фракций. С повышени­ем температуры пастеризации уве­личиваются диаметр частиц казеина и вязкость молока. Изменение состава и структуры казеиновых мицелл влияет на ско­рость получения сычужного сгустка. Продолжительность свертывания молока сычужным ферментом после тепловой обработки (при 85°С и выше) увеличивается в несколько раз по сравнению с продолжительнос­тью свертывания сырого молока (стерилизованное молоко практически утрачивает способность к сычужному свертыванию). Тепловая обработка влияет на структурно-механические свойства кислотного и сычужного сгустков - прочность и интенсивность отделе­ния сыворотки. С повышением температуры пастеризации прочность сгустков увеличивается, а процесс отделения сыворотки замедляется.

При тепловой обработке молока изменяется его солевой состав. Эти изменения часто имеют необратимый характер. В первую очередь нару­шается соотношение форм солей кальция в плазме молока. В процессе нагревания гидрофосфат кальция, находящийся в виде истинного раство­ра, переходит в плохо растворимый фосфат кальция:

ЗСаНР0₄ → Са₃(Р0₄)₂ + Н₃Р0₄

Образовавшийся фосфат кальция агрегирует и в виде коллоида осаж­дается на казеиновых мицеллах. Часть его выпадает на поверхности на­гревательных аппаратов, образуя вместе с денатурированными сыворо­точными белками так называемый молочный камень. Таким образом, после пастеризации и стерилизации в молоке снижается количество ра­створимых солей кальция, что приводит к ухуд­шению способности молока к сычужному свертыванию. Поэтому перед сычужным свертыванием в пастеризованное молоко вносят для восста­новления солевого баланса растворимые соли кальция в виде СаС1₂.

В процессе длительной высокотемпературной пастеризации молока, и особенно при стерилизации, лактоза взаимодействует с белками и сво­бодными аминокислотами - происходит реакция Майара, или реакция меланоидинообразования. Вследствие образования меланоидинов изме­няются цвет и вкус молока. Интенсивность окраски молока зависит от температуры и продолжительности нагревания. Она может усиливаться при хранении молока.

Стерилизация молока также вызывает распад лактозы с образовани­ем углекислого газа и кислот - муравьиной, молочной, уксусной и др. При этом кислотность молока увеличивается на 2 - 3°Т.

Молочный жир – наиболее устойчивый к тепловому воздействию компонент молока. При пастеризации глицериды молочного жира хи­мически почти не изменяются. При тепловой обработке молока изменениям подвергаются оболоч­ки жировых шариков. Даже при низких температурах пастеризации (63°С) происходит переход белков и фосфолипидов с поверхности жировых шариков в плазму молока.

При стерилизации молока происходит денатурация оболочечных бел­ков и разрушение части оболочек жировых шариков, в результате неко­торые жировые шарики сливаются и наблюдается вытапливание жира. Для повышения устойчивости жировой эмульсии стерилизованного мо­лока в технологическую схему производства молочных продуктов обыч­но включают процесс гомогенизации.

Тепловая обработка молока вызывает в той или степени снижение содержания витаминов, причем потери жирорастворимых ви­таминов меньше потерь водорастворимых.

Потери витаминов зависят от температуры нагревания и продолжи­тельности выдержки. При хранении пастеризованного и стерилизованного молока наблю­дается дальнейшее уменьшение содержания витаминов. Наиболее устой­чив при хранении витамин В₂, менее устойчивы С, В₁, А, В₁₂. Особенно большим изменениям подвержен витамин С. Он быстро разрушается при хранении пастеризованного охлажденного молока. Так, потери его на вторые сутки хранения составляют 45%, на третьи - 75%.

При тепловой обработке инактивируется большая часть ферментов. Наиболее чувствительны к нагреванию амилаза, щелочная фосфатаза, каталаза и нативная липаза. Так, щелочная фосфатаза разрушается пол­ностью при длительной и кратковременной пастеризации. Сравнитель­но устойчивы к нагреванию кислая фосфатаза, ксантиноксидаза, бакте­риальные липазы, плазмин и пероксидаза. Они теряют свою активность при нагревании молока до температуры выше 80 - 85°С.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Причины развития липолиза в охлажденном молоке?

2. Как влияет длительное хранение молока при низких температурах на скорость сычужного свертывания?

3. Почему замерзшее при транспортировании молоко после оттаивания приобретает водянистый и сладковатый вкус и в нем появляются хлопья белка и капельки жира на поверхности?

4. Как изменяются дисперсность и стабильность жира при механической обработки молока?

5. Какие изменения технологических свойств молока наблюдаются после гомогенизации?

6. Как меняются свойства сывороточных белков при тепловой обработке?

7. Почему после высокотемпературной пастеризации изменяется водоудерживающая способность белковых сгустков?

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A. Оказание помощи при различных травмах и повреждениях.
2. A. особая форма восприятия и познания другого человека, основанная на формировании по отношению к нему устойчивого позитивного чувства
3. B. Принципы единогласия и компенсации
4. CEМEЙНOE КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ, ЕГО ОСОБЕННОСТИ
5. Cистемы зажигания двигателей внутреннего сгорания, контактная сеть электротранспорта, щеточно-контактный аппарат вращающихся электрических машин и т. п..
6. Cистемы зажигания двигателей внутреннего сгорания, контактная сеть электротранспорта, щеточно–контактный аппарат вращающихся электрических машин и т. п..
7. Cочетания кнопок при наборе текста
8. D-технология построения чертежа. Типовые объемные тела: призма, цилиндр, конус, сфера, тор, клин. Построение тел выдавливанием и вращением. Разрезы, сечения.
9. EP 3302 Экономика предприятия
10. Ex. Переведите, обратив внимание на перевод инфинитива, определите его функцию.
11. Exercise 5: Образуйте сравнительные степени прилагательных.
12. H. Приглаживание волос, одергивание одежды и другие подобные жесты