Биохимические и физико-химические изменения молока при холодильной и механической обработке

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Биохимические и физико-химические изменения молока при холодильной обработке

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 лило/шз 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.

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. молоко охлаждение сепарирование гомогенизация

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.

2. Биохимические и физико-химические изменения молока при механической обработке

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.

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.

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.

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.

Список литературы

1. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. - 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.: ГИОРД, 2001. - 320 с.: ил.

2. Инихов Г.С. Биохимия молока и молочных про-дуктов. М.: Пищевая промышленность, 1970. - 317 с. (Учебник для техникумов молочной про-мышленности).

Размещено на Allbest.ru