Физико-химические показатели

8. Физико-химические показатели

при хранении молока и механической обработке

1). Изменение составных частей при хранении и транспортировании молока.

2). Изменение составных частей при механической обработке.

3). Изменение составных частей при его охлаждении и замораживании.

В процессе длительного хранения молока на фермах при температуре 3-5 градусов С в течение 2-5 суток и транспортировке на молочные заводы происходит в той или иной степени изменение почти всех основных составных частей молока и его свойств. Более значительному изменению подвергаются жир и белки, менее значительному — витамины, соли. Нарушается структура липидных и белковых компонентов, а это ухудшает органолептические и технологические свойства молока. Так, жир переходит из жидкого состояния в твердое при хранении молока, что увеличивает его вязкость, кислотность увеличивается на 0,5-2°Т.

В процессе хранения и транспортирования молока нарушается структура оболочек шариков жира и происходит гидролиз жира под действием нативных и бактериальных липаз-липолиз. Гидролиз приводит к прогорканию молока. При хранении молока в условиях низких температур бактериальные митазы играют незначительную роль в липолизе. Нативные липазы при определенных условиях вызывают 2 вида липолиза: спонтанный (самопроизвольный) и индуцированный (наведенный).

Первый вид происходит при охлаждении молока, склонного к прогорканию. Плазменная липаза связывается с оболочками шариков жира и вызывает его гидролиз. Спонтанный липолиз характерен для стародойного молока и маститного.

Индуцированный — возникает при сильном разрушении оболочек шариков жира, тем самым повышается активность липазы. Это происходит при транспортировке, многократном перемешивании и переливании в процессе длительного хранения при низких температурах. Увеличивается содержание СВЖК, которые вызывают прогорклый вкус молока, при концентрации их более 20 мг %. Молочные продукты, выработанные из такого молока, имеют пороки вкуса и запаха. Для их предупреждения необходимо устранить причины их появления и контролировать степень липолиза перед переработкой молока химическим путем и органолептическим.

Белки — в сыром охлажденном молоке при длительном хранении происходит их распад под действием протеиназ. Нативные связаны с мицеллами β-казеина и небольшое количество их находится в плазме. Протеазы бактерии в начальной стадии протеолиза оказывают действие на казеин аналогичное действию нативных протеаз молока. При низких температурах и длительном хранении (2 суток и более) молока в нем увеличивается количество Y-казеина и протеозопептонной фракции, которые отрицательно влияют на сычужную свертываемость, синеретические свойства белковых сгустков, термоустойчивость молока и др. технологические свойства.

Витамины и соли. При хранении и транспортировке молока количество витаминов не снижается, кроме витамина С: в течение двух суток он разрушается на 18%; в течение 3 суток — на 67%. Соли — происходит перераспределение их форм.

Изменение составных частей при механической обработке. Механическое воздействие на молоко в процессе его получения и обработки на предприятиях молочной промышленности неизбежно: это перекачивание насосами, транспортирование по трубопроводам и преднамеренное сепарирование, изменение состояния, центробежная очистка, гомогенизация, центрифугирование, сбивание.

Подобные механические воздействия сопровождаются изменениями степени дисперсности и стабильности жировой фазы. Это проявляется в дроблении крупных жировых шариков или наоборот агрегировании, скоплении, слиянии их, и зависят от конструкции аппаратов, условий работы на них, температуры, кислотности молока. Физико-химические показатели изменяются незначительно. Исключение составляет вязкость молока, которая после гомогенизации повышается.

При центробежной очистке, при бактофугировании жир почти не претерпевает существенных изменений, потеря его незначительны. Бактофугирование является самым эффективным способом очистки молока от бактерий, который при температуре 8-10° С он наиболее низкий, при этом происходит частичное подсбивание жира.

Следовательно, при производстве молочных продуктов, особенно жира, целесообразно очищать молоко бактофугированием, совмещенным с пастеризацией.

При сепарировании происходит обезжиривание молока, которое зависит от состава и физико-химических свойств его. Так, длительно хранившееся молоко при 3-5°C имеет повышенную вязкость и кислотность, которые снижают степень обезжиривания, а также перекачивание, перемешивание и пастеризация отрицательно влияют на степень обезжиривания, т.к. при механической и тепловой обработке может происходить дробление шариков жира и частичное подсбивание сливок.

Пена, образующаяся при сбивании сливок, способствует частичной дестабилизации шариков жира и белков. Жир выделяется на поверхность, слипается и образуются комочки его. Жирность сливок и повышенная температура привоит к дестабилизации жира.

При перекачивании молока происходит диспергирование крупных шариков жира (4-6 мкм и более) с одновременным уменьшением количества мелких шариков (d<2 мкм) и увеличением числа средних, и частичная дестабилизация жира, которая увеличивается с повышением напора в линии нагнетания, жирности и кислотности молока, а также при подсасывании в молоко воздуха. Центробежные насосы жировую фазу больше разрушают, чем ротационные.

Перемешивание парного молока мешалками существенно не влияет на дитергирование и стабильность жировой фазы. Однако, неоднократное перемешивание и переливание молока в процессе длительного хранения до поступления на молочные заводы снижают стабильность жировой эмульсии. Так, в парном молоке содержание дестабилизированного жира составляет 0,3-0,7%, а в переработанном — 1,1-2,5%.

Гомогенизация молока и сливок повышает стабильность жировой эмульсии молока и молочных продуктов, улучшает их консистентность, вкус, способствует лучшей переваримости молочного жира организмом человека. В таком молоке не происходит скопление жира и отстоя сливок. В гомогенизированных сливках могут образовываться агрегаты и скопления шариков жира, что объясняется следующим образом. В процессе гомогенизации резко увеличивается общая площадь поверхности шариков жира и происходит изменение состава оболочек. Нативных оболочечных компонентов недостаточно для того, чтобы покрыть возросшую для того, чтобы покрыть возросшую поверхность шариков жира. Поэтому дефицит оболочечного вещества компенсируется за счет адсорбцирования белков молочной плазмы — казеина и сывороточных белков. Следовательно, в гомогенизированных молоке и сливках формируются новые оболочки шариков жира из нативных оболочечных компонентов, казеина и сывороточных белков. В молоке с низким содержанием жира процесс адсорбции ПАВ плазмы происходит быстро, что приводит к восстановлению и даже повышению стабильности жировой эмульсии. При гомогенизации сливок, особенно с повышенным содержанием жира, формирование новых оболочек шариков идет медленнее, чем в молоке, и часть жира может остаться незащищенным. Для образования новых оболочек необходимо иметь в сливках отношение СОМО/жир выше 0,6-0,85.

Белки, соли, ферменты. Общие потери азотистых веществ при центробежной очистке не превышает 2,5% Незначительны потери белков при центрифугировании и сепарировании. Попадание в молоко воздуха в процессе перекачивания может снизить стабильность частиц белка. Однако изменение степени дистергирования белков обычно незначительно и не отражается на способности молока к сычужному свертыванию.

В процессе гомогенизации изменяется структура и свойства белков. Диаметр мицеллы казеина уменьшается, часть их распадается на субмицеллы, которые адсорбируются поверхностью шариков жира.

С повышением давления гомогенизации в молоке и особенно в сливках наблюдается агрегация частиц казеина. Меняются и структурно-механические, а также синтетические свойства кислотного и сычужного сгустков: повышается прочность сгустков и замедляется синерезис.

На соли и ферменты молока более значительное влияние оказывает гомогенизация. Меняется солевой состав: в плазме молока увеличивается количество кальция в ионно-малекулярном состоянии, а часть коллоидного фосфата и цитрата кальция адсорбируется поверхностью шариков жира. После гомогенизации часто наблюдается активация ферментов молока — ксантиноксидазы, липазы и др. Активация липазы может сопровождаться образованием свободных жирных кислот, повышением титруемой кислотности и прогорканием молока.

Физико-химические свойства. При механической обработке они меняются следующим образом. Титруемая кислотность молока в результате центробежной очистки снижается на 0,5-4°Т, а при батофугировании — на 3-4° Т. Плотность молока после перекачивания насосами незначительно отличается от исходной, а вязкость в результате диспергирования жира несколько возрастает. В результате гомогенизации понижается поверхностное натяжение и увеличивается вязкость молока.

Повышение вязкости гомогенизированного молока и сливок обусловлено увеличением общей площади поверхности жировой фазы, образование агрегатов шариков жира и адсорбцией белков на их оболочках.

Охлаждение, замораживание.

Понижение температуры препятствует росту бактерий, главным образом кислотообразующих. При охлаждении из системы молоко удаляет тепло, что ведет к замедлению теплового молекулярного движения и изменяет состояние многих составных частей молока. Консервирование охлаждением проводится в трех диапазонах: нормальное охлаждение при 6-10° С, глубокое — 2-6°; замораживание и хранение в замороженном состоянии при -12 ÷ -25°С. Прежде всего при охлаждении затрагиваются составные части с гидрофобными связями — казеины, которые ослабевают, распадаются на более мелкие образования, вблизи точки замерзания количество субмицелл возрастает, что приводит, в частности, к прекращению коагуляции под действием сычужного фермента при температуре ниже 10°С, так как гидрофобные части казеинового комплекса, например β-казеина выступает из мицелл, а не агрегируется. После хранения молока при температуре 2-6°С способность к свертыванию сычужным ферментом заметно ухудшается, продолжительность процесса увеличивается на 20%. Сгусток, полученный из молока, хранившегося при низкой температуре, отличается меньшей прочностью. Другим последствием неустойчивости гидрофобных связей является усиленная десорбция ксантиноксидазы с поверхности оболочек жировых шариков. Охлаждение сырого молока ведет к повышению концентрации ксантиноксидазы в молочной сыворотке и к усилению ее активности, хотя скорость реакции с понижением температуры уменьшается. Кроме того, при охлаждении начинается отвердевание жира в жировых шариках. При этом происходит частичное расслоение триглицеридов, с более высокой температурой плавления. Они откладываются в виде слоя под мембраной и тем самым стабилизируют оболочку, опасность разрушения ее уменьшается. Однако вследствие одновременно происходящей кристаллизации в фосфалипидной мембране триглициридный слой теряет эластичность и становится более подверженным механическому воздействию. Глубоко охлажденное молоко все еще содержит определенную часть жидкого жира в жировых шариках. Переохлаждения недостаточно для полной кристаллизации триглициридной фракции, но остающийся жидкий жир служит предпосылкой для сбивания сливок в масло. Таким образом, охлаждение —это не только один из способов получения продукта требуемого качества, но крайне необходимый технологический прием, позволяющий оказывать целенаправленное воздействие на составные части молока.

Охлаждение почти всегда связано с механической нагрузкой. При неправильной работе мешалок повышается опасность повреждения жировых шариков, следствием чего является липолиз, вызываемый нативными липазами молока или психротрофными бактериями.

Охлаждение изменяет состав микрофлоры — начинают преобладать психротрофные бактерии, способные размножаться даже при низких температурах. В охлажденном молоке они образуют нежелательные продукты распада, которые придают молоку плодовый привкус и тягучую слизистую консистенцию. Психротрофные микрорнизмы выделяют протеолетические и липолитические ферменты, которые обладают активностью даже после пастеризации, поэтому они представляют наибольшую опасность для качества молока и молочных продуктов.

Изменения в молоке при охлаждении

Замораживание

(при нем происходят более глубокие изменения,чем при охлаждении)