Научно-практическое обоснование основных факторов, формирующих качество молока - сырья в современном производстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Научно-практическое обоснование основных факторов, формирующих качество молока ? сырья в современном производстве

Специальность: 06.02.04 - частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства

Сычева О.В.

Ставрополь - 2008

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»

Научный консультант: член-корреспондент РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Трухачев Владимир Иванович

Официальные оппоненты: академик РАСХН, доктор биологических наук, профессор

Дегтярев Владимир Павлович

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Милошенко Василий Васильевич

заслуженный деятель науки РФ и республики

Северная Осетия Алания,

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Тезиев Тотрбек Камболатович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Показатели качества молочных продуктов формируются в сфере производства молока под влиянием генотипических и фенотипических факторов. Такое заключение явилось следствием анализа опубликованных работ отечественных и зарубежных авторов, посвященных качеству молока ? сырья, в числе которых: А.И. Ивашура, Г.П. Дегтерев, Г.В. Родионов, А.Ю. Золотин, А.С. Олконен, И.М. Бурыкина, Л.А. Буйлова, Г. Берндт, Дж. Богопа и др., а также результатов многолетних собственных исследований. Поэтому использование на молочных заводах современных технологий и оборудования для улучшения качества и ассортимента молочных продуктов не изменяет основную концепцию формирования качества и безопасности молока ? сырья.

Таким образом, качество молока остается актуальной проблемой для предприятий молочной промышленности и сельхозпроизводителей всех форм собственности и уровней мощности. Решению проблемы качества молока путем регулирования и оптимизации факторов, его формирующих в процессе производства посвящены диссертационные исследования, актуальность которых подтверждается основным содержанием работы. Получение научной информации о составе и свойствах заготовляемого молока позволит объективно определять наиболее эффективные направления его переработки. Это важно, в первую очередь, для сыроделия, цельномолочного производства, а также других востребованных молочных производств.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является изучение, анализ и разработка системы управления качеством молока ? сырья путем воздействия на генотипические и фенотипические факторы. Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:

* провести научный анализ результатов отечественных и зарубежных исследований факторов, формирующих качество молока ? сырья;

* определить состав и качество молока коров, разводимых в Ставропольском крае пород;

* изучить и провести анализ факторов, влияющих на состав и качество молока на стадии его производства;

* изучить и провести анализ факторов, влияющих на состав и качество молока на стадии его переработки;

* разработать систему управления качеством молока на стадии его производства и первичной обработки с использованием принципов ХАССП;

* разработать упрощенную методику оплаты молока ? сырья с учетом его состава и качества.

Научная новизна исследований:

* изучен состав и качество сборного молока в зонах деятельности молокоперерабатывающих предприятий Ставропольского края;

* проведен комплексный анализ кормления и условий содержания молочного скота в различных зонах края;

* впервые применен метод биолюминесцентной АТФ-метрии для мониторинга санитарно-гигиенических условий получения молока;

* впервые применен метод биолюминесцентной АТФ-метрии для определения количества соматических клеток в молочной сыворотке;

* разработан технический регламент магнитной обработки молока, улучшающей его технологические свойства.

Практическая значимость работы и реализация результатов. В соответствии с планом научно-исследовательских работ в рамках госконтрактов с МСХ Ставропольского края разработаны и внедрены в производство: «Рекомендации по снижению соматических клеток в молоке» (2004), «Рекомендации по повышению качества молока, закупаемого в индивидуальном секторе» (2005), «Методические рекомендации по совершенствованию первичной обработки молока на фермах с целью соответствия качества молока требованиям ГОСТ Р 52054-2003» (2005), «Рекомендации по эффективному применению технологических приемов обработки молока, улучшающих его санитарное качество и технологические свойства» (2006), практическое пособие «Оценка качества и безопасности молока» (2007).

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены, обсуждены, опубликованы и одобрены на 14 международных, 2 всероссийских, 2 межрегиональных и 2 межвузовских научных конференциях.

Публикации. Результаты исследований изложены в 100 научных и научно-методических работах. Основное содержание диссертации отражено в 50 публикациях, в том числе 14 статей опубликованы в журналах, рекомендуемых ВАК РФ, 4 ? в центральных отраслевых журналах, а также в 1 монографии общим объемом 10 печатных листов.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 324 страницах компьютерного текста, содержит все обязательные разделы, 76 таблиц, 34 рисунка, выводы, предложения производству. Библиография состоит из 408 источников литературы, в том числе 80 иностранных.

На защиту выносятся следующие положения:

* регулирование состава и свойств молока с использованием кормового и породного факторов;

* применение принципов ХАССП при производстве и первичной обработке молока;

* количество соматических клеток и токсичность молока;

* обработка молока магнитным полем улучшает его технологические свойства;

* плотность молока ? как объективный показатель его состава;

* методика расчета реализационной цены молока с учетом плотности и содержания жира.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в ФГОУ ВПО Ставропольском государственном аграрном университете (СтГАУ) на кафедрах: частной зоотехнии, кормления с.-х. животных, технологии производства и переработки с.-х. продукции и в учебно-научной испытательной лаборатории при СтГАУ (УНИЛ) в период 1996-2007 г.г. в соответствии с тематикой НИР СтГАУ и в рамках выполнения семи Государственных контрактов с Министерством сельского хозяйства Ставропольского края.

Анализ условий кормления молочного скота, изучение состава и свойств молока проводилось поэтапно в хозяйствах различных климатических зон Ставропольского края и сырьевых зонах молокоперерабатывающих предприятий: ОАО «Буденновскмолпродукт»; ОАО МСЗ «Кугультинский»; ОАО «Маслосырзавод «Александровский»; ООО «Сыродел» и др. Показатели качества и безопасности молока ? сырья и, выработанной из него молочной продукции, были исследованы в ОАО «Буденновскмолпродукт». Из молока коров различных пород проведены выработки масла, сыра, исследованы параметры технологического процесса и качество выработанной молочной продукции.

С использованием принципов системы ХАССП определены критические контрольные точки (ККТ), проведен анализ рисков и разработан алгоритм контроля при получении и первичной обработке молока.

Разработана методика определения закупочной цены молока ? сырья, в основу которой положены содержание жира и его плотность.

Методы исследования: в работе использованы общепринятые и стандартные методы исследования, а также и новые ? с применением современных приборов. В частности, бактериальная обсемененность молока и количество соматических клеток определялись методом биолюминесцентной АТФ-метрии с использованием прибора микролиминометр фирмы New Horizons Diagnostics Corp. (USA) и набора реагентов, поставляемых фирмой Люмтек; определение общей токсичности ? на приборе «Биотестер-2» по оригинальной методике, адаптированной применительно к молоку, учитывающей хемотаксическую реакцию инфузорий.

Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием программ для ПК. Анализ рационов кормления ? компьютерной программы «КормОптима». Математическое планирование некоторых экспериментов и обработка результатов ? с применением нейронно-сетевой программы STATISTICA Neural Networks.

Схема проведения исследований представлена на рисунке 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 ? Схема исследований

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Максимальное содержание СОМО - 8,37 % отмечено в молоке коров красной степной породы. При этом колебания состава молока практически незначительны, несмотря на довольно различные условия I (засушливой) и III неустойчивого увлажнения) климатических зон. Такую стабильность можно объяснить фенотипической устойчивостью красного степного скота и высокой приспособленностью коров этой породы к меняющимся климатическим условиям.

Установлено среднее содержание белка - 3,06 % и плотности - 27,49 ^оА в молоке коров черно-пестрой породы III климатической зоны, которое оказалось наиболее высоким для этой породы. Минимальное содержание белка - 2,87 % и СОМО - 8,11 % отмечено у коров этой породы, разводимой в IV климатической зоне. Такие колебания объясняются адаптационными свойствами коров черно-пестрой породы к природно-климатическим условиям Ставрополья, а также требовательностью коров данной породы к уровню кормления. Поэтому максимально генетический потенциал породы животные проявляют только при благоприятных фенотипических условиях. Однако нельзя считать, что черно-пестрая порода молочного скота хуже, чем, например, красная степная. Животные этой породы по нашим данным в СПК колхозе-племзаводе им. Чапаева, СПК колхозе им. Ворошилова имеют стабильно высокие удои и хорошее качество молока при достаточном уровне кормления.

По заключению специалистов ВНИИМСа, сыропригодным считается молоко с соотношением жир : белок 1,06 ? 1,24, жир : СОМО 0,40 ? 0,45, белок : СОМО 0,36 ? 0,44. В этой связи для изучаемых пород были определены имеющие практическое значение соотношения. Соотношения между основными компонентами молока представлены в таблице 6.

Таблица 6 ? Соотношения между компонентами молока коров

На основании анализа соотношений компонентного состава молока следует отметить, что наиболее предпочтительным сырьем для сыроделия является молоко, получаемое от скота черно-пестрой породы, разводимой в III климатической зоне и голштино-фризской ? во II климатической зоне.

Известно, что факторами, определяющими плотность молока, являются все компоненты, входящие в его состав. Причем белок, лактоза, минеральные соли повышают плотность молока, а жир и вода ? понижают. В результате исследования взаимосвязей показателей состава молока по содержанию белка, жира, СОМО и плотности с помощью множественного корреляционно-регрессионного анализа получены уравнения регрессии, отражающие взаимовлияние и взаимообусловленность этих величин, что позволило получить эмпирические формулы для расчета содержания белка в молоке (1-6).

Б_кр.ст. = 0,212 + 0,021СОМО_кр.ст.+ 0,0916П_кр.ст. (1)

где Б - содержание в молоке, %;

СОМО - сухой обезжиренный молочный остаток, %;

П - плотность молока при 20^оС, ^оА.

Б_сим.= -1,8731 + 0,1367СОМО_сим.+ 0,1353П_сим. (2)

Б_г-ф = -0,059 + 0,094СОМО_г-ф+ 0,081П_г-ф (3)

Б_кр.ст. = - 0,527 + 0,29СОМО_кр.ст.+ 0,039П_кр.ст. (4)

Б_ч-п = -1,136 - 0,113СОМО_ч-п + 0,187П_ч-п (5)

Б_ч-п = -3,056 - 0,021СОМО_ч-п + 0,223П_ч-п (6)

В результате анализа коэффициентов корреляции (R_yx) регрессионной модели, построенной на основании эмпирических данных о составе молока коров различных пород, характеризующих взаимосвязь плотности молока с содержанием жира (0,36813), СОМО (0,90182) и белка (0,92306), выявлено, что максимальная степень корреляции характерна для сочетания «плотность ? белок», что дает основание использовать плотность для расчета цены на молоко ? сырье.

Анализ условий содержания коров и получения молока на фермах

В настоящее время можно констатировать, что сделаны первые шаги по пути возрождения российского молочного скотоводства. Примером могут служить немногочисленные, но уверенно внедряемые мега-фермы, оснащенные оборудованием для содержания и доения скота в полном соответствии с физиологическими особенностями коров. В частности, ферма в станице Суворовской Ставропольского края представляет собой пример современных молочных комплексов, оборудованных по промышленному типу фирмой «Де Лаваль». На подобных мега-фермах содержание коров беспривязное, кормление ? однотипное. Доение осуществляется в специальном доильном зале. Сразу после выдаивания молоко по коротким трубопроводам, проходя через фильтр, накапливается в резервуарах-охладителях. Получению высококачественного молока способствует также эффективная система промывки доильного оборудования с использованием профессиональных щелочных и кислотных моющих средств. Весь технологический процесс производства молока позволяет получать сырье, отвечающее самым высоким требованиям.

Анализ применяемой в хозяйствах края технологии получения молока показал, что без технического перевооружения на старом изношенном оборудовании производство молока ? сырья, отвечающего требованиям высшего сорта ? невыполнимая задача. Поэтому в тех сельхозпредприятиях, где молочному животноводству уделяется должное внимание, получение молока осуществляется с применением современного технологического оборудования, обеспечивающего соответствие молока ? сырья достаточно высоким критериям.

Исследования проводились с целью определения состава и качества молока по санитарно-гигиеническим показателям, получаемого в условиях СПК- колхозе им. Ворошилова Труновского района Ставропольского края. На МТФ № 2 получение и первичная обработка молока осуществляется с использованием современного доильного и охлаждающего оборудования фирмы Де Лаваль. Состав и количество соматических клеток определялось в молоке от разового удоя, а также в сборном молоке от вечернего и утреннего удоя перед отправкой на переработку (табл. 7).

Таблица 7 ? Физико-химические показатели молока, получаемого в СПК колхозе им. Ворошилова

Несмотря на хорошие санитарно-гигиенические условия, молоко перед отправкой на молзавод по количеству соматических клеток соответствует требованиям только 1 сорта. Был проведен мониторинг бактериальной обсемененности молока в процессе его получения.

Бактериальная обсемененность определялась в пробах молока, отобранных по ходу технологического процесса его получения:

* непосредственно из вымени коровы;

* из молокоприемника (после фильтрации);

* из молокопровода перед танком-охладителем;

* из танка-охладителя (сборное молоко).

Анализ бактериальной обсемененности молока по ходу технологического процесса (табл. 8) показал, что оно до попадания в танк-охладитель соответствует требованиям высшего сорта (до 300 тыс./см³).

Таблица 8 - Микробиологические показатели молока по ходу технологического процесса его получения

Установлена повышенная бактериальная обсемененность молока непосредственно из вымени коровы (в 2,2 раза), так как его бактериальная обсемененность не должна превышать 50 тыс./см³ КОЕ, то есть молоко, выходящее из вымени коровы, должно быть «условно стерильным». Это является результатом неудовлетворительной подготовки вымени к доению. Последующее увеличение количества микрофлоры обусловлено контактом с оборудованием, поэтому необходима более тщательная промывка и дезинфекция молочного оборудования. В результате молоко из танка по окончании дойки превышает допустимый уровень на 20 %, а спустя 12 часов перед отправкой на молзавод - соответствует требованиям только первого сорта. После перекачивания в молоковоз, доставки и последующего перекачивания в танк установлено дальнейшее увеличение количества микрофлоры до 600-700 тыс./см³ при соблюдении санитарных норм и правил. При этом молоко соответствует требованиям первого сорта.

При повышенном уровне исходного содержания бактерий в молоке даже практически мгновенное его охлаждение не гарантирует получения молока, соответствующего высшему сорту по бактериальной обсемененности. Мониторинг бактериальной обсемененности молока по ходу технологического процесса его получения показал, что начальная бактериальная обсемененность не должна превышать 50 тыс./см³ КОЕ. Только при таком условии возможно получение молока высшего сорта после доставки его на молокоперерабатывающее предприятие.

Технологические свойства молока коров различных пород

К основным технологическим свойствам молока относят термоустойчивость и сычужную свертываемость. Результаты исследований технологических свойств молока коров различных пород представлены в таблице 9.

Таблица 9 ? Технологические свойства молока коров различных пород

Молоко коров красной степной породы, разводимой в СПК колхозе «Родина» I климатической зоне, и третьей ? в СПК колхозе-племзаводе им. Чапаева по сыропригодности относится ко второму, наиболее желательному для сыроделия, классу. Термоустойчивость достаточно высокая, поэтому в целом, технологические свойства молока, второй по численности породы в крае, можно считать хорошими. Установлены низкие показатели сычужной свертываемости и термоустойчивости молока коров симментальской породы. Молоко от красных степных и черно-пестрых коров в хозяйствах: СХП «Грачевское», ООО «Красносельское» и СПК колхозе им. Ворошилова характеризуется аналогичными технологическими свойствами: хорошей термоустойчивостью и сычужной свертываемостью, близкой к II классу (15 мин.) по сычужной пробе.

По сыропригодности наиболее подходящим является молоко коров красной степной и голштино-фризской пород, поэтому его целесообразно использовать для изготовления сыров.

Технологические свойства молока с повышенным уровнем соматических клеток

На основании проведенных исследований установлено, что в сырьевых зонах молокоперерабатывающих предприятий ОАО МСЗ «Александровский» и ОАО МСЗ «Кугультинский» уровень соматических клеток не соответствует нормативу СанПиН 2.3.2 1078-01 для молока высшего и первого сорта (до 500 тыс. в 1 см³). В молоке с высоким количеством соматических клеток замедляется сычужное свертывание, понижается количество образующегося сгустка в 2,3 раза и отмечается его низкая влагоудерживающая способность (табл. 10). При этом сыворотка мутная с повышенным содержанием белка. Науке известно об ухудшении технологических свойств молока с повышенным количеством соматических клеток, что подтверждается проведенными исследованиями.

Таблица 10 - Технологические свойства молока с различным уровнем количества соматических клеток

Высокий уровень соматических клеток обусловливает увеличение продолжительности сычужного свертывания, а также приводит к ослаблению синерезиса и ухудшению плотности сгустка. За счет большого количества соматических клеток образуется пористый (ячеистый) сгусток, плохо отделяющий сыворотку (табл. 10).

Согласно современным представлениям о структуре молочного сгустка (Смыков И.Т., 2007) она образована из хлопьев мицелл казеина, в которую встроены молочные жировые шарики. Можно предположить, что соматические клетки, как балласт, встраиваются в белковую составляющую образующегося геля, тем самым, образуя ячейки или поры. В результате процесс образования геля замедляется, уменьшается его прочность (за счет разрыхляющего воздействия соматических клеток) и ухудшается синеретическая активность. Из-за отсутствия гидрофильности самих соматических клеток сгусток получается пористый и обладает слабой влагоудерживающей способностью.

С использованием биолюминесцентной АТФ-метрии проведена оценка количества соматических клеток в молоке и выделенной из него сыворотки сычужным и кислотным способом. При достаточно низком количестве соматических клеток в молоке (до 300 тыс./мл) их число в сыворотке, полученной методом сычужного свертывания молока, составляет 49,5 %, то есть практически половина всех соматических клеток переходит в сычужный сгусток, а методом кислотной коагуляции - 41,85 % от их исходного количества.

Обоснование использования молока коров различных пород для выработки масла и сыра

Породная принадлежность молочного скота оказывает определённое влияние на свойства получаемого молока, что, в свою очередь обусловливает направление его использования.

Для выработок крестьянского масла способом сбивания и сыра-брынзы было использовано молоко, полученное от коров красной степной, черно-пестрой и айрширской пород, полученное в СПК колхозе-племзаводе «Кубань» Кочубеевского района. Как известно, при отборе сырья для выработки масла принимают во внимание не только содержание жира в молоке, но и дисперсность жировой фазы (табл. 11), а также биохимические свойства молочного жира, характеризующиеся константами (табл. 12).

Таблица 11 ? Дисперсность жировых шариков в молоке коров различных пород (n = 20)

По содержанию крупных жировых шариков молоко коров красной степной породы занимает первую позицию. Жировых шариков диаметром более 6 мкм в 6,2 раза больше, чем у айрширской и в 2,9 раза больше, чем у черно-пестрой породы. При сепарировании молока они легче отделяются от плазмы, что повышает эффективность разделения фаз. Этот факт является желательным для маслоделия, так как повышается эффективность сбивания сливок в масло.

Наоборот, высокая степень дисперсности жира, что установлено в молоке айрширской породы, замедляет процесс отстаивания жира, благоприятно сказывается на его усвояемости, но является причиной потерь жира при сепарировании.

Число Рейхерта-Мейсля, являющееся показателем содержания в жире таких летучих водорастворимых низкомолекулярных жирных кислот, как масляная, капроновая и каприновая, имеет довольно высокое значение для всех исследованных пород, что должно положительно сказываться на вкусовых показателях масла. Но в жире коров красной степной породы содержание низкомолекулярных летучих жирных кислот на 14 % выше, чем в жире черно-пестрой и айрширской пород скота.

Таблица 12 ? Константы молочного жира из молока коров разных пород (n = 20)

Наибольшие различия между породами отмечаются при сравнении йодного числа (Гюбля). По сравнению с красной степной породой оно выше на 34 и 48 %, соответственно, для жира черно-пестрой и айрширской пород скота. Следовательно молочный жир этих пород значительно богаче содержанием непредельных жирных кислот: олеиновой, линолевой и арахидоновой, что повышает его биологическую ценность, но отрицательно сказывается на консистенции масла, придавая ему излишнюю мягкость.

Масло вырабатывали способом сбивания в соответствии с требованиями технологической инструкции. Параметры технологического процесса выработки масла не имели существенных отличий. Разница отмечена по выходу сливок и масла, а также по содержанию жира в пахте (табл. 13).

молоко корова кормление обработка

Таблица 13 ? Показатели технологического процесса выработки масла

Только при переработке молока коров красной степной породы установлен нормативный отход жира в пахту. Для черно-пестрой породы жирность пахты выше в 1,6 раза, а айрширской - в 2,4 раза, при этом снижается степень использования жира на 5-10 %.

Брынзу вырабатывали по ОСТ 10-090-95 «Сыры сычужные рассольные. Технические условия» в соответствии с технологической инструкцией. При выработке брынзы отмечены следующие различия в ходе технологического процесса (табл. 14).

По химическому составу, плотности, кислотности и бактериальной обсемененности молоко коров изучаемых пород удовлетворяло требованиям к молоку ? сырью. Бродильная проба, характеризующая качество микрофлоры и пригодность молока к переработке на сыр отвечало требованиям к молоку для сыроделия (I - II класс). По продолжительности свертывания (сычужная проба) молоко коров сравниваемых пород отнесено ко II типу, как наиболее пригодное для сыроделия.

Таблица 14 ? Показатели технологического процесса выработки брынзы

Следует отметить несколько больший на (10-15 %) отход жира в сыворотку из молока черно-пестрой и айрширской пород по сравнению с регламентируемыми нормами. Установлен более экономный расход сырья при выработке брынзы из молока айрширской породы, при этом отмечена лучшая степень перехода сухого вещества в сыр - 49,3 %.

Состав и качества молока в сырьевой зоне молоко-перерабатывающих предприятий Ставропольского края

Проведено исследование состава и качества молока ? сырья в крупных сыродельных заводах: ООО «Сыродел» г. Ипатово, ОАО «Маслосырзавод Алекса...