Производство кисло - молочных продуктов

Таблица 1.2 - Дисперсный состав молока

Компонент молока	Размер молекулы или  частицы, нм	Объем, занимаемый молекулой  или частицей компонента, %
Вода	3	90,10
Жир	200-10000	4,20
Казеин	40-300	2,30
a - лактальбумин	5-20	0,30
b - лактоглобулин	25-50	0,08
Молочный сахар	1,0-1,5	3,02

 

Сырьем в молочной промышленности являются цельное молоко и его отдельные компоненты, в  частности, жир, белок, казеин, лактоза. Различают истинные компоненты молока, и неистинные (посторонние, чужеродные)-антибиотики, гербициды, инсектициды, радиоизотопы и др.

При переработке молока происходят некоторые изменения  состава и свойств составляющих его компонентов. Поэтому в процессе производства необходимо учитывать  количество отдельных компонентов  молока, а также характер их изменений под воздействием технологических факторов.

В зависимости от назначения молоко оценивают по различным показателям. Если молоко используют как непосредственный продукт питания, то главными показателями являются санитарно-гигиенические  и экономические. В случае применения молока в качестве сырья для молочной и пищевой промышленности наряду с вышеназванными показателями большое значение приобретают его физико-химические свойства. 

Молоко состоит из воды и сухого остатка, включающего  жир, фосфатиды, стерины и другие азотистые вещества, белки, молочный сахар. Минеральные соли, а также микроэлементы, газы, витамины, ферменты, гормоны.

Вода. Вода играет важную роль в биохимических процессах. Она является растворителем органических и неорганических веществ. В молоке содержится 87-88 % воды, которая находится как в свободном, так и в связанном состоянии. Свободная вода не связана с составляющими компонентами  молока и легко удаляется при его сгущении, сушке или замораживании. При выработке молочных продуктов свободная вода участвует во всех биологических процессах. При 100 ⁰С она переходит в парообразное состояние.

Связанная вода - это вода, удерживаемая молекулярными силами компонентов молока (белками, фосфолипидами, полисахаридами), находящаяся в коллоидном состоянии.

В молоке содержится 2 - 3.5% связанной воды. Она замерзает  при температуре ниже 0 ⁰С, не растворяет солей и сахаров, не  удаляется при сушке, недоступна микроорганизмам.

Особую форму связанной  воды представляет кристаллизационная вода, которая связана с лактозой.

Сухие вещества – это  вещества, которые остаются в молоке после высушивания при 103-105 ⁰С до постоянной массы. Массовая доля сухих веществ в молоке составляет 12-13 % и зависит от его состава. В наибольшей степени на количество сухих веществ в молоке  влияет содержание жира.

Массовая доля сухого обезжиренного остатка колеблется от 8 до 10%. В питательном отношении  сухой остаток  является самой  ценной частью молока. Количество сухого обезжиренного остатка (СОМО)  получают, вычитывая из количества сухих веществ процент жира. По величине  (СОМО) судят о натуральности молока.

Молочный жир. В молоке жир находится в виде эмульсии или суспензии и имеет форму  мелких шариков. Число и размер  жировых шариков зависят  от породы скота, периода лактации, корма и условий содержания. Диаметр жировых шариков колеблется от 0,5 до 10 мкм.

По химическому составу  молочный жир представляет собой  сложный эфир глицерина и жирных кислот. Из молочного  жира  выделено до 20 жирных кислот.

Температура плавления  молочного жира, при которой он переходит в жидкое состояние, колеблется от 28 до 36 ⁰С, температура затвердевания – от 18 до 23 ⁰С. Колебания температур плавления и затвердевания обусловливаются количеством и свойствами ненасыщенных и насыщенных жирных кислот, входящих в состав молочного жира.

В молочном жире  растворены витамины А, D, Е.

Кроме молочного жира  в молоке находятся липоиды: фосфатиды  и стерины. Основной из фосфатидов –  лецитин, он входит в состав оболочек жировых шариков. Фосфатиды содержат фосфор, необходимый для регулирования обмена веществ в организме. К стеринам относится холестерин и  эргостерин, из последнего под действием ультрафиолетовых лучей образуется витамин D.

Белки молока. Количество белков в молоке колеблется от 3,05 до 3,85%. В их состав входит около 82% казеина, 12% альбумина, 6% глобулина. Их соотношение  в молоке изменяется в зависимости от периода лактации, кормления животных и других факторов.

Казеин  - белый аморфный порошок, без запаха и вкуса, плотностью 1,26-1,3 кг/м*3. В молекулу его входит  азот, углерод, кислород. Сера и фосфор. В молоке казеин находится в виде растворимой кальциевой соли.

Под  действием кислот, солей и ферментов казеин свертывается и выпадает в осадок, Коагуляцией  казеина обусловлено свертывание  молока под действием молочной кислоты, образующейся  в результате молочнокислого брожения. При производстве сыров и творога казеин осаждают сычужным ферментом.

Казеин растворим в  спирте и эфире, очень незначительно  растворим в воде и хорошо растворим  в растворах некоторых солей.

Альбумин находится  в молоке в растворенном состоянии  и выпадает в осадок при нагревании до 70 С. Выпавший в осадок альбумин денатурирует и вновь не растворяется.

В состав альбумина входят углерод, водород, азот, кислород и сера. В молекуле его нет фосфора. Для альбумина характерно большое содержание такой аминокислоты, как триптофан (около 7%), которую не содержит ни один белок.

Глобулин находится  в молоке в растворенном состоянии. Он свертывается при нагревании до 72-75 ⁰С в слабокислой среде. По химическому составу глобулин  близок к альбумину, в молекулу его входят углерод, водород, азот, кислород, сера.

Как альбумин. Так и  глобулин - белки плазмы крови. Они  являются носителями иммунных свойств. Количество их усиливается в молозиве.

Молочный сахар. Молочный сахар или лактоза, содержится только в молоке. Он менее сладкий, чем свекловичный. В молоке лактоза находится в растворенном состоянии. Она является главным источником питания молочнокислых бактерий, которые сбраживают молочный сахар до образования молочной кислоты. Молочная кислота отщепляет от казеина кальций, в результате чего последний выпадает в осадок. Этот процесс используют при производстве творога, простокваши, сметаны и других продуктов.

Длительное нагревание молока при высокой температуре (100 ⁰С и выше) приводит к изменению цвета, что обусловлено взаимодействием белков с молочным сахаром. Образуются меланоидиновые соединения.

Минеральные соли.  В молоке содержатся (0,6-0,8%)соли кальция, магния, калия, железа, лимонной  и фосфорной кислот. Они имеют большое значение  в питании организма. При недостатке или излишке их нарушается коллоидная система , что вызывает выпадение белков в осадок.

Микроэлементы. Микроэлементы в молоке содержатся в очень малых количествах. К ним относятся медь , марганец, йод, алюминий, хром, цинк. Кобальт, мышьяк, титан, серебро, гелий и пр. Несмотря на малое количество , роль микроэлементов в питании организма велика.

Витамины. Витамины  участвуют в обмене веществ и являются  катализаторами биохимических процессов. Отсутствие или недостаток витаминов в питании приводит к нарушению веществ в организме. В молоке содержатся витамины А, В2, В12 ,D, С, РР,  фолиевая кислота ,холин и пр.

Витамин А красно-желтого цвета, жирорастворимый, Витамин А образуется  из каротина, находящегося в зеленых кормах , поэтому содержание его в молоке летом больше ( 0,01 – 0,05 м % ) , чем зимой. Каротин и витамин А легко разрушаются кислородом воздуха, поэтому хранить и нагревать молоко следует в закрытой системе без доступа воздуха. Витамин А необходим для обеспечения зрения, роста, в также нормального состояния кожных и слизистых покровов. Суточная потребность человека в витамине А 1-2 мг.

Витамины группы В  водорастворимые. При переработке молока на творог и масло основная часть витамина В переходит в обезжиренное молоко, пахту и сыворотку. Витамин В стоек к нагреванию и сравнительно мало изменяется на воздухе, Он  синтезируется с помощью молочнокислых бактерий. Поэтому его количество в кисломолочных продуктах больше, чем в молоке.

Витамин В2 является фактором роста. Его отсутствие замедляет рост и вызывает заболевание глаз. Он находится в растворенном состоянии в сыворотке молока, окрашивая ее в зеленоватый цвет.

Витамин В12 способствует образованию красных кровяных шариков.  Его отсутствие приводит к малокровию. При нагревании этот витамин не разрушается.

Витамин РР входит  в состав ферментов дегидраз, которые принимают участие в окислительно-восстановительных процессах организма. Он устойчив к действию высокой температуры, кислорода и света, Технологическая обработка молока не влияет на его количество.

Витамин С (аскорбиновая кислота) – водорастворимый. Это кристаллическое соединение, легко растворимое в воде, Витамин С быстро разрушается под воздействием солнечного света, кислорода воздуха, тяжелых металлов, при долгом хранение молока и при нагревании с доступом воздуха. Витамин С улучшает всасывание железа, способствует инактивированию токсинов. При его недостатке человек заболевает цингой, появляется кровоточивость десен и подверженность катарам. Для профилактики и лечения рекомендуется ежедневно принимать до 1 г витамина С. Молочная промышленность выпускает молоко и молочные напитки, обогащенные витамином С.

Витамин  D жирорастворимый. Он предохраняет организм от заболевания рахитом. Большая потребность в этом витамине у детей. Он устойчив к нагреванию и действию кислорода воздуха, начинает разрушаться при 150 С.

Витамин Е жирорастворимый. Он устойчив к действию температуры, воздуха, света, кислот и щелочей. Он участвует в реакциях промежуточного обмена.

Фолиевая кислота водорастворимая. Ее недостаточность ведет к заболеваниям, связанным с нарушением процессов всасывания в кишечнике.

Холин – водорастворимый витамин. Недостаток его вызывает заболевание печени.

Витамин Н (биотин) – тоже водорастворимый витамин. Он участвует в обмене веществ.

Ферменты молока. Помимо витаминов в молоке находятся ферменты, способствующие ускорению биологических процессов. Большинство ферментов (внутриклеточный) входит в состав клеток организмов. Внеклеточные переходят из клеток в кровь и различные жидкости, где и проявляют свое действие. К числу внеклеточных ферментов относится пепсин, трипсин, сычужный фермент.

Каждый из ферментов при определенных условиях ускоряет только один процесс. Ферменты чувствительны к действию высоких температур и при пастеризации молока разрушаются, при низких температурах ферменты теряют свою активность. Для активной деятельности ферментов наиболее благоприятной является температура 15 – 40⁰С.

В молоке содержатся следующие ферменты; лактаза, амилаза, липаза, фосфатаза, пероксидаза, редуктаза.

Лактаза расщепляет молочный сахар на глюкозу и галактозу. В молоке она образуется при размножении молочнокислых бактерий.

Амилаза расщепляет полисахариды до мальтозы. В молоко  она попадает из молочной железы.

Липаза расщепляет молочный жир до глицерина и жирных кислот. Этот фермент в молоке образуется в результате жизнедеятельности гнилостных микроорганизмов и плесеней, развивающихся в молоке.

Фосфатаза вызывает гидролиз сложных эфиров фосфорной кислоты. Наличие ее в пастеризованном молоке свидетельствует о несоблюдении режима пастеризации (фосфатаза разрушается при 60 С в течении 15 минут ).

Пероксидаза участвует в окислительно–восстановительных реакциях, происходящих в организме.

Различные бактерии, особенно пептонизирующие, выделяют большое количество редуктазы. Редуктаза может обесцвечивать  метиленовую синь. На этом свойстве основана редуктазная проба молока. По скорости обесцвечивания окрашенного  метиленовой синью молока судят о степени загрязнения его микроорганизмами.

Гормоны. Гормоны – это биологически активные вещества, выделяемые в кровь и тканевую жидкость железами внутренней секреции и оказывающие регулирующее воздействие на функции организма, в том силе на образование и выделение молока. Гормоны поступают в молоко из крови в процессе его секреции.

Пигменты. Молоко содержит природные окрашенные вещества пигменты каротиноиды, хлорофилл, рибофлавин и др. Содержание пигментов в молоке зависит от времени года, кормового рациона, породы животных. Цвет молока  (белый или желтоватый ) зависит от содержания в нем пигментов.

Газы. Общее количество газов, растворенных в свежем молоке, составляет около 12,5 мг в 100 г молока. Газы попадают в молоко из крови, воздуха во время доения, перекачивания молока, транспортировки по трубопроводам и других видов механической обработки. От  общего количества газов 50-70 % приходится на долю углекислого газа, около 10 % на долю кислорода и 30 %-азота. Иногда в свежевыдоенном молоке содержится небольшое количество аммиака.

Сразу после доения содержание газов  в молоке значительное, затем при  его хранении в открытых емкостях количество газов постепенно уменьшается  и устанавливается на определенном уровне в зависимости от температуры, давления воздуха. Определять кислотность и плотность свежевыдоенного молока рекомендуется не ранее чем через 2 часа после выдаивания, так как структура молока  должна стабилизироваться и часть газов улетучиться,