ТЕХНОЛОГИЯ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

СГУЩЕННОЕ СТЕРИЛИЗОВАННОЕ И КОНЦЕНТРИРОВАННОЕ СТЕРИЛИЗОВАННОЕ МОЛОКО

К качеству консервируемого молока предъявляют вчсокие требования, что обусловлено необходимостью наиболее полно­го сохранения исходных свойств под воздействием на него вы­соких температур стерилизации. Обработке подвергается только молоко, пригодное для консервирования тепловой стерилиза­цией.

Молоко должно быть термоустойчивым с титруемой кислот­ностью не более 19 °Т для сгущенного стерилизованного молока и 18 °Т для концентрированного стерилизованного молока, рН в пределах 6,4—6,6 и равновесием между катионами и аниона­ми молока. Ионное равновесие характеризуется соответствую­щим соотношением между солями кальция и магния казеино­вой, лимонной и фосфорной кислот. При нарушении этого соот­ношения система становится неустойчивой к тепловому воздей­ствию и казеин молока при стерилизации коагулирует. Отсут­ствующее в консервируемом цельном молоке ионное равнове­сие поддается восстановлению, что позволяет придать ему не­обходимую термоустойчивость. Ионное равновесие в молоке цельном чаще всего сдвигается в сторону избытка ионов каль­ция.

Для восстановления солевого (ионного) равновесия исполь­зуют пищевые буферные соли натрия или калия. Из рекомен­дуемых технологической инструкцией солей-стабилизаторов наиболее эффективно восстанавливают солевое равновесие ли­моннокислый трехзамещенный натрий и смесь его с гексамета - фосфатом натрия. Доза соли-стабилизатора зависит от термо­устойчивости конкретной партии молока, а поэтому колеблется

13

' ношо

■ Обезжиренное молам

Слибки - vw Пасшеризокнные шажЛтые стіни

«- OSmupmos тстеризоИшш нтт — •— Норма ли зобанная спесь

14 1 15

У

РастВор са/ш-табишэстра

Рис. 10. Технологическая схема производства сгущенного и концентрированно­го стерилизованного молока:

І — насос; 2 — счетчик; 3 — сепаратор-молокоочнстнтель; 4 — пластинчатый охладитель для молока цельного; 5, 9, 11—13, 23, 26 — емкости разного назначения; 6, 14, 16, 17, 27 — баки разного назначения; 7 — пластинчатый рекуператор; 8 — сепаратор-сливкоотделитель;

В пределах 0,05—0,4% к массе нормализованной смеси. Термо­устойчивость исходного молока косвенно контролируется по алкогольной пробе.

Сущность стабилизации солевого состава молока заключа­ется в том, что анионы фосфорной или лимонной кислот связы­вают избыточный ионизированный кальций, благодаря чему ККФК при стерилизации остается в коллоидном состоянии. Термоустойчивость молока не утрачивается. Наибольшая термо­устойчивость сгущенного продукта обеспечивается при остаточ­ном содержании ионизированного кальция 9—10 мг%.

Выбранную соль-стабилизатор используют в виде водного раствора с массовой долей 10—25%. Соль растворяется в ки­пяченой воде, и перед использованием ее фильтруют. По тех­нологической инструкции водный раствор соли-стабилизатора можно вносить в нормализованную смесь до ее сгущения, в сгущенную нормализованную смесь или в два приема: в норма­лизованную смесь до сгущения и в сгущенную гомогенизирован­ную охлажденную нормализованную смесь. Обычно раствор соли вносят в два приема: часть (0,05—0,1%) в нормализо­ванную смесь (до тепловой обработки или после нее) и недо­стающее количество в сгущенную гомогенизированную охлаж-

—/— Сщешв нортшзикш> стсь —в/— Нврма/шзоктв смесь тсмтешШ сИриімт —Сгущент нмогетирокнт и шмжденш шришгокнШ ctittb —*— ГотсМ прабукя

10 — пластинчатый охладитель для сливок; 15 — фильтр для фильтрования раствора соли- стабилизатора; 18 — пластинчатый пастеризатор; 19 — теплообменник для высокотемпе­ратурной обработки нормализованной смеси; 20 — выдерживатель; 21 — вакуум-охлади - тель; 22 — пленочная вакуум-выпарная установка; 24 — гомогенизатор; 25 — пластинчатый охладитель для сгущенной гомогенизированной нормализованной смеси; 28 — фасовочно- закаточная машина; 29 — гидростатический стерилизатор

Денную нормализованную смесь по результатам пробной сте­рилизации. Частичное внесение соли-стабилизатора в нормали­зованную смесь до сгущения позволяет увеличить продолжи­тельность ее воздействия по ходу технологического процесса, в результате чего обеспечивается сгущение при более низких по­казателях вязкости, что способствует интенсификации выпари­вания и стерилизации.

Аппаратурно-технологическая схема сгущенного стерилизо­ванного и концентрированного стерилизованного молока с ис­пользованием гидростатического стерилизатора приведена на рис. 10. При стерилизации в роторном стерилизаторе техноло­гическая схема до стерилизации не отличается от приведенной на рис. 10.

Согласно аппаратурно-технологической схеме молоко цель­ное после оценки качества и пригодности, учета его массы, очистки и охлаждения (при необходимости длительного резер­вирования молока — предварительной термизации, очистки и охлаждения) направляют в емкость хранения в связи с необхо-. димостью составления нормализованной смеси 0См = 0р по схе­ме tTlctA = или тси~т. м-\-т0б и стабилизации солевого состава. Нормализованная смесь с внесенной в нее частью соли-стабилизатора (тсм) насосом подается в емкость для ре­гулирования последующей подачи ее на тепловую обработку перед выпариванием (1-я ступень 88—90°С, 2-я ступень — па- роконтактный нагрев до 130 °С с выдержкой 30—60 с и сниже­ние температуры до 86—88°С самоиспарением в вакуумной ка­мере) и на выпаривание в пленочную вакуум-выпарную уста­новку (1-я ступень 78—80°С, 2-я —65—67 и 3-я —48—54°С). Емкость накопления сгущенного продукта дает возможность ре­гулировать его состав при. сгущении. Кратность концентрирова­ния сгущением невысока (2,2—2,4), что обусловлено необхо­димостью сохранения термоустойчивости сгущенной гомогенизи­рованной нормализованной смеси на стадии стерилизации.

На выходе из вакуум-выпарной установки продукт свободно текуч, образования новой структуры ККФК не происходит, обес­печивается высокая эффективность тепловой обработки и мак­симальное сохранение исходных свойств (Ра = 1; тф = тд).

Выпускаемая из вакуум-выпарной установки сгущенная нор­мализованная смесь (с заданной массовой долей сухих веществ) через емкость и поплавковый регулятор направляется в пла­стинчатый теплообменник, где подогревается до 72—75 °С, по­дается на гомогенизатор и снова в тот же теплообменник для охлаждения до конечной, оптимальной температуры 2 °С. Охла­ждение необходимо в связи с резервированием сгущенной го­могенизированной нормализованной смеси для окончательного сбалансирования солевого состава по результатам пробной сте­рилизации конкретной партии сгущенного продукта. Режим го­могенизации— подогрев до 72—76 °С, давление на 1-й ступени 17—19 МПа, на 2-й ступени 2,5—3,5 МПа — обеспечивает дис­пергирование жировой фазы, оцениваемое показателем степени (эффективности) гомогенизации, который должен быть не менее 95%. Гомогенизация способствует также повышению вязкости продукта, обратно пропорционально размеру жировых шари­ков. При такой обработке скорость отстаивания белково-жиро - вого слоя снижается настолько, что расслоение продукта в га­рантийные сроки хранения визуально не наблюдается.

Подготовленная сгущенная гомогенизированная охлажден­ная нормализованная смесь фасуется в металлические банки № 7 на фасовочно-укупорочном агрегате и стерилизуется в гид­ростатическом или роторном стерилизаторах. Банки, проверен­ные на герметичность до заполнения их продуктом, проверяют на герметичность также и после их заполнения с помощью во­дяных тестеров или специального устройства, контролирующего этот показатель по изменению линейных параметров банки по торцам. Проверка герметичности водяным тестером недостаточ­но надежна. С помощью такой проверки не улавливается «тон­кий» брак (при «тонком» браке из банки, помещенной в реси­вер, где давление 0,1 МПа, за 40 с выходит 2—10 см3 воздуха).

Стерилизация сгущенной нормализованной смеси заключа­ется в уничтожении всех микроорганизмов и инактивации фер­ментов. Микроорганизмы погибают в результате коагуляции их клеточных белков. Тепловой стерилизации предшествует выде­ление микроорганизмов из сырого молока (очистка) и уничто­жение преобладающей части оставшейся после этого микрофло­ры тепловой обработкой смеси перед выпариванием. Требова­ния к режимам тепловой стерилизации следующие: обеспечение высокой эффективности воздействия на микроорганизмы и фер­менты при минимальных изменениях составных частей молока, максимальном сохранении его пищевой и биологической цен­ности и минимальных затратах различных видов энергии.

При стерилизации возможны частичный гидролиз триглице - ридов, переход ненасыщенных жирных кислот в насыщенные, уменьшение содержания минеральных солей. Режимы стерили­зации выбирают с учетом термоустойчивости микрофлоры, фи­зико-химических свойств продукта и скорости проникновения теплоты к центру банки. Тепловая стерилизация, которая обес­печивает уничтожение термостойких споровых микроорганиз­мов, надежна и для инактивации ферментов. В зависимости от типа аппарата для стерилизации, вида продукта, качества ис­ходного сырья режим стерилизации устанавливают в соответ­ствии с формулой стерилизации, представляющей собой следу­ющую условную запись теплового режима аппарата, в котором осуществляется данный процесс:

(Т1+Т2+Т3)/t\ ті, Т2, т3 —продолжительность подогревания, собственно стерилизации, охлаждения; t — температура собст­венно стерилизации.

Формула стерилизации носит эмпирический характер. Оиа раскрывает особенности стерилизации как нестационарного теплового процесса, заключающегося в повышении температу­ры, выдержке при температуре стерилизации и понижении температуры. Формулу стерилизации устанавливают заранее для конкретного аппарата и конкретных условий. Надежность выбранной для производства формулы стерилизации проверяют микробиологическими анализами. Режим должен обеспечить эффект, выраженный величиной от 4,0 до 5,1 условных единиц (условных минут). При этом нижнее значение условных единиц допускается для обсемененности не более 1 споры в 1 мл про­дукта перед стерилизацией. С повышением обсемененности, но не более 10 спор в 1 мл продукта, требуемый эффект стерили­зации должен быть увеличен.

В гидростатических стерилизаторах для достижения необхо-' димого эффекта стерилизации температуры составляют 116— 117 °С, выдержка 15—17 мин. В соответствии с заданным режи­мом выбирают параметры работы стерилизатора. В зоне подо­грева необходимо устанавливать температуру 85—95 °С, а в зоне охлаждения 20—40 °С.

Значение эффекта стерилизации конкретно выбранного ре­жима F принято определять по формуле

F = 3,21 + 0,15*! + 1,28x2 + 0,15*з - f 0.67х4 + 0,31ха2,

Где Xi — величина, зависящая от температуры среды на выходе из подогрева­теля (/п) и определяемая из соотношения *=0,U„ — 8,5; Хг— величина, завися­щая от температуры стерилизации (tc) и определяемая из соотношения Хг— = 0,5fc — 58,0; Хз—величина, зависящая от продолжительности нахождения продукта в зоне подогрева (тп) и определяемая из соотношения лэ=0,4тп —5,0; х4 — величина, зависящая от продолжительности нахождения продукта в зоне стерилизации (тс) и определяемая из соотношения х4=0,4тс—6.

В производственных условиях при выполнении стерилизации в гидростатических стерилизаторах конкретно выбранный ре­жим стерилизации предварительно оценивают по показателю эффекта стерилизации. Если этот показатель колеблется от 4,6 до 5,1 мин, то выбранный режим, оцененный как обеспечиваю­щий необходимый эффект стерилизации, применяют при произ­водстве продукта.

В роторных стерилизаторах для достижения необходимого стерилизующего эффекта сгущенную нормализованную смесь стерилизуют при температуре 116—118 °С с выдержкой 14— 17 мин. В соответствии с технологической инструкцией по гра­фику определяется взаимосвязь между температурой стерили­зации и продолжительностью стерилизации.

Эффект стерилизации в роторном стерилизаторе для кон­кретно выбранного режима стерилизации оценивают по фор­муле

F = 4,12 + 0,1 6лГі - f 0,89я2 + 0,36лг3 + 0,\х\ + 0,13лг2лг3,

Где Xi — величина, зависящая от температуры среды на выходе из подогрева­теля (іп), определяется из соотношения *і = 0,077іп—6,38; х2 — величина, зави­сящая от температуры стерилизации (tc), определяется из соотношения х2= = 0,5tc—58,0; х3—величина, зависящая от продолжительности нахождения продукта в зоне стерилизации (тс), определяется из соотношения х3=тс—15,0.

Для более полного сохранения пищевой ценности продуктов стерилизующий эффект выбираемых режимов стерилизации не должен превышать 5,5 условной минуты для сгущенного сте­рилизованного и 5,3 для концентрированного стерилизованного молока.

В целях смягчения режимов стерилизации применяют анти­биотик низин, позволяющий сократить продолжительность сте­рилизации при той или иной выбранной температуре стерили­зации. Действие низина основано на нарушении обмена веществ у микроорганизмов вследствие торможения или инактивации ферментных систем, главным образом бактерий, в меньшей сте­пени дрожжей и плесеней. Низин нетоксичен, улучшает вкус продукта. Доза низина 100 единиц на 1 г продукта, или 40 г препарата на 1 туб, при активности не ниже 1 млн единиц в 1 г.

Наряду с обязательным соблюдением режима стерилизации и последующего охлаждения банок с продуктом качество его в значительной степени зависит от герметичности укупоривания банок (ав = 0,95). Только при обеспечении контроля стерилиза­ции (диаграммы с записью режимов), контроля промышленной стерильности (выдержка в течение 6 дней пяти банок от каж­дой партии при температуре 36—38 °С) на большом количестве банок, при наличии в технологической линии тестера для от­браковки негерметичных банок, наличии данных ежедневных микробиологических исследований сгущенных нормализованных смесей перед стерилизацией, подтверждающих стабильное со­держание в нем допустимого количества спор, и соответствии этого количества спор значению эффекта стерилизации выбран­ного режима осуществляется отгрузка продукции без предва­рительной выдержки ее на складе. При отсутствии перечислен­ного комплекса контроля по выходе из стерилизатора банки с продуктом после контрольного взвешивания, этикетировки, укладки в картонные ящики направляют на выдержку в тер­мостатную камеру или склад готовой продукции. Выдержка не­обходима для выявления и отсортировки дефектных банок (бомбажных, с плоскокислым свертыванием) перед отгрузкой.

В полном соответствии с кратностью концентрирования и режимами тепловой и механической обработок в ходе процесса формируются состав и свойства сгущенного стерилизованного молока, характеризующиеся: увеличением массовой доли сухо­го молочного остатка от 11,8 до 26%, доли жира на единицу СОМО— от фактического значения в цельном молоке до за­данного в продукте (Жпр/С0м0пр=0,46), увеличением массо­вых долей в воде — лактозы от 5 до 12—13%, ККФК — от 3,4 до 6—7%. Для формирования свойств характерно изменение вкуса и запаха — от исходного в молоке до сладковато-солоно - ватого привкуса, свойственного топленому молоку, увеличение кислотности от 19 до 44—45°Т, плотности (при температуре 20 °С) от 1028 до 1063—1065 кг-м-3, вязкости (при температу­ре 20°С) от 2 до 6—10 мПа-с.

Показатели состава концентрированного стерилизованного молока формируются следующим образом: сухой молочный остаток увеличивается от 11,8 до 28%, отношение Ж/СОМО в цельном молоке изменяется до 0,468 в нормализованной смеси" и продукте, массовые доли в водной части увеличиваются сле­дующим образом: лактозы от 5,0 до 13,8—14,2%, ККФК от 3,4 до 8%. Как и для сгущенного стерилизованного молока, исклю­чаются кристаллизация лактозы и образование новой структу­ры ККФК. Для формирования показателей свойств характерно: увеличение кислотности от 18 до 44—48°Т, плотности (при тем­пературе 20 °С) от 1028 до 1068—1070 кг-м-3 и вязкости от 2 до 8—15 мПа-с.

Изменения состава и свойств сгущенного стерилизованного и концентрированного стерилизованного молока в ходе техно­логического процесса происходят в соответствии с кратностью концентрирования сгущением и являются обратимыми. Этим подтверждается надежность режимов и параметров технологии.

Ассортимент сгущенных стерилизованных молочных консер­вов при необходимости может быть расширен за счет органи­зации производства, в основном по той же технологии сгущен­ных стерилизованных продуктов с вкусовыми наполнителями и солодом, НТД для которых разработаны.

Перспективным является производство сгущенного стерили­зованного молока с повышенной массовой долей сухих веществ на основе сепарирования сгущенной нормализованной смеси с последующим раздельным фасованием и стерилизацией двух получаемых продуктов — консервного масла «Каймак» и сгу­щенного стерилизованного белкового молока.