Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 7
1.1 Молоко как объект технологической переработки 7
1.1.1 Химический состав молока 7
1.1.2 Пищевая и энергетическая ценность 14
1.1.3 Свойства молока 17
1.1.3.1 Антибактериальные свойства молока 17
1.1.3.2 Сенсорные свойства молока . 18
1.1.3.3 Технологические свойства молока - 19
1.1.3.4 Физико-химические свойства молока 20
1.2 Биохимические и физико-химические изменения молока при его переработке 22
1.2.1 Механические воздействия 23
1.2.2 Термическая обработка 29
1.2.3 Охлаждение и хранение 30
1.3 Микрофлора, вызывающая порчу пастеризованного молока и методы её снижения 31
1.3.1 Виды микробной порчи 31
1.3.2 Источники микробиологического загрязнения пастеризованного молока 33
1.3.3 Методы снижения бактериальной загрязненности 36
1.3.3.1 Механические методы удаления микроорганизмов 36
1.3.3.2 Инактивация бактерий 38
1.3.3.3 Биологические методы воздействия на микрофлору 42
1.3 Технологии молока пастеризованного повышенной хранимоспособности 44
ГЛАВА 2. Материалы, методы и объекты исследования 50
2.1 Характеристика объектов исследования 50
2.2 Условия выполнения и принципиальная схема исследования 51
2.3 Общие методы исследования 53
2.3.1Физико-химические и органолептические методы анализа 53
2.3.2 Исследование микробиологических показателей 56
2.3.3 Определение бактерицидной активности 57
2.3.4 Оценка аминокислотной сбалансированности и биологической ценности продуктов 57
ГЛАВА З. Исследование изменения качества молока в процессе его переработки 59
3.1 Характеристика сырья на этапе приёмки 59
3.2 Изменение показателей молока в процессе резервирования 63
3.3 Влияние бактофугирования на микробиологические и физико-химические свойства молока 66
3.4 Влияние режимов пастеризации молока на состав микрофлоры и ферменты молока 72
3.5 Выбор способов розлива и упаковочного материала для производства пастеризованного молока длительного срока хранения 79
ГЛАВА 4. Модификация технологии пастеризо ванного молока с продолжительным сроком хранения 84
4.1. Изменение физико-химических и биологических свойств молока при различных режимах комплексного воздействия технологических операций 87
4.2 Исследование качественного и количественного состава микрофлоры на различных этапах технологической 95
4.3 Изучение микробиологических, физико-химических и органолептических свойств молока в процессе 100
ГЛАВА 5. Разработка биотехнологии питьевого пастеризованного молока с улучшенными функциональными свойствами 105
5.1 Исследование действия лизоцима на спорообразующую микрофлору 107
5.2 Подбор оптимальных условий действия лизоцима 112
5.3 Изучение изменения бактерицидной активности лизоцима 118
5.4 Определение срока хранения продукта, выработанного по технологии с внесением лизоцима 119
Выводы 125
Список использованных источников 126
Приложения
- Биохимические и физико-химические изменения молока при его переработке
- Микрофлора, вызывающая порчу пастеризованного молока и методы её снижения
- Общие методы исследования
- Влияние бактофугирования на микробиологические и физико-химические свойства молока
Введение к работе
Промышленная переработка молока представляет собой сложный комплекс последовательно выполняемых взаимосвязанных химических, физико-химических, микробиологических, биотехнологических и других специфических процессов, направленных в социально-технологическом плане на удовлетворение запросов потребителей и производство высококачественных продуктов нового поколения, экологически безопасных, обладающих медико-профилактическим действием.
Ежегодное наращивание производства молочных продуктов, комплексная переработка молока с использованием всех его составных частей, увеличение выпуска конкурентноспособной продукции, пользующейся повышенным спросом населения и соответствующая экспертным возможностям, является основной задачей молочной промышленности [71].
Основными причинами, сдерживающими развитие молочной промыш-ленности, являются сужение сырьевой базы производства и низкое1 качество молока, поставляемого фермами. Около 55% сырого молока как сырья не удовлетворяет переработчиков [121]. Повысить качество молока, т. е. снизить уровень бактериальной загрязнённости принимаемого молока, можно несколькими способами. Наиболее быстрый - приобретение специального оборудования, более долгий - планомерная работа с поставщиками.
Для потребителей молока важнейшей характеристикой являются его органолептические и функциональные свойства в течение возможно большего периода времени. Увеличение сроков реализации зачастую приводит к потери их биологической ценности [112].
Самым распространённым цельномолочным продуктом является питьевое молоко, которое входит в ежедневный рацион питания всех категорий людей, особенно детей [43]. Современные технологии пастеризованного молока базируются на многолетних исследованиях отечественных, зарубежных учёных, а также опыте специалистов перерабатывающих предприятий молочной отрасли страны: Е.А. Богдановой, З.С. Зобковой, Н.С. Королёвой,
5 Н.Н. Липатова, И.А. Радаевой, В.Д. Харитонова, А.Г. Хромцова,
Л.В.Чекулаевой, А.М.Шалыгиной, Л.В. Голубевой, А.Н. Пономарёва и др.
В настоящее время предприятиями молочной промышленности в зависимости от способа тепловой обработки въграбатываются пастеризованные и стерилизованные виды питьевого молока. Однако, стерилизация молока ограничивается весьма существенными условиями, во-первых, степень тепловой стабильности коллоидной системы заготовляемого молока в Российской Федерации довольно низкая - около 10% молока выдерживает тепловую пробу (нагрев при температуре выше 100 С), во-вторых, составные части молока подвергаются изменениям, частично деструктурируется белок, разрушаются биологически активные вещества, витамины, снижаются усвоение и полезность продукта [22 ].
Однако существующие на сегодняшний день технологии производства питьевого пастеризованного молока не являются совершенными. Основная причина этого: утрата в процессе переработки функциональных свойств молока как уникальной биологической жидкости; непродолжительные сроки (до 10 суток) хранения молока; ограниченность научно-обоснованных рекомендаций по комплексной переработке сырья с привлечением совершенного высокопроизводительного оборудования и биологически активных веществ. В молочной промышленности имеется опыт использования природных анти-микробиальных факторов молока, одним из которых является лизоцим, в производстве сыров, детских молочных продуктов. Однако сведения применения лизоцима в технологии пастеризованного молока в литературе отсутствуют.
В связи с этим несомненный интерес представляет применение биотехнологических методов, позволяющих продлить сроки хранения пастеризованного молока и улучшить его функциональные свойства, не изменив природы молока, которое, являясь источником полноценного белка, поликомпонентно по составу, неадекватно по функционально- технологическим свойствам, биологически активно и под влиянием внешних факторов изменяет свои свойства.
Целью настоящей работы было модификация технологии питьевого пастеризованного молока и разработка биотехнологии с использованием природного ферментного препарата лизоцима.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи исследования:
исследовать изменение физико-химических, сенсорных, биологических свойств и микробиологических показателей молока на различных этапах технологической обработки (приёмки, резервирования, бактофугирования, пастеризации, расфасовки);
определить технологические операции и режимы, которые ведут к уничтожению большего количества содержащихся в молоке микроорганизмов и меньшему количеству трансформаций его составных частей;
- выбрать ферментный препарат с целью повышения бактерицидных
свойств молока, определить оптимальные условия его действия;
-провести сравнительную характеристику свойств молока, выработанного по новым технологиям с внесением ферментного препарата и без него;
-разработать нормативно- техническую документацию на новые технологии пастеризованного питьевого молока и обосновать экономическую целесообразность предлагаемых технологий.
Биохимические и физико-химические изменения молока при его переработке
При переработке молока происходят некоторые изменения состава и свойств составляющих его компонентов, поэтому технологический процесс следует организовать таким образом, чтобы при его проведении максимально сохранить нативные свойства молока. Необходимо учитывать количество от дельных компонентов молока, а также характер их изменения под воздействием технологических факторов [66].
Механическая обработка может вызвать образование пены, снижающей устойчивость жировой дисперсии молока и коллоидных частиц белков. Кроме того, мембранная обработка и гомогенизация могут изменить структуру и свойства казеина и сывороточных белков. Очистка молока не вызывает существенных изменений его составных частей. Общие потери белков, жира и изменение размера жировых шариков незначительны. Титруемая кислотность молока уменьшается на 0,5-4,0 Т. По данным Алтайского филиала ВНИИМСа, составные части молока в результате бактофугирования существенно не изменяются. Размеры жировых шариков меняются незначительно, однако бактофугирование при 8-Ю С может вызвать частичное подсбивание жира и снижение жирности молока на 0,1 -0,2%. В результате механического воздействия на оболочки жировых шариков в процессе перекачивания молока происходит частичная дестабилизация жира ( при работе некоторых насосов молочный жир сбивается в комочки) [22].
Самые высокие механические нагрузки молоко испытывает при гомогенизации. В результате 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, понижается поверхностное натяжение и пенообразование. После гомогенизации снижается термоустойчивость молочных эмульсий, особенно эмульсий с высоким содержанием жира [31, 83].
Под влиянием механических воздействий не наблюдается заметных изменений лактозы, минеральных солей, витаминов. Исключение составляет витамин С, который разрушается при перекачивании и хранении молока. В течение 2 суток хранения содержание витамина С снижается на 18 %, а за 3 суток - на 67% [24].
Наиболее глубоким изменениям при нагревании молока подвергаются сывороточные белки. Сначала происходит их денатурация, которая сопровождается развертыванием полипептидных цепей. При этом освобождаются ранее «скрытые» группы - сульфгндрильные, гидроксильные и др. Затем денатурированные белки при взаимодействии SH-групп образуют дисульфид-ные связи (-S-S-) и агрегируют при частичной или полной потере растворимости. В первую очередь агрегирует денатурированный р-лактоглобулин. При высоких температурах пастеризации денатурированный (3-лактоглобулин образует комплексы с у-казеином термостабильных казеиновых мицелл и таким образом сохраняет свою устойчивость в растворе. Образование комплекса р-лактоглобулин - у-казеин, в свою очередь, повышает термоустойчивость казеина при стерилизации молока . В некоторых случаях образование комплексов, наоборот, снижает устойчивость казеина [22].
Денатурация сывороточных белков начинается при сравнительно низких температурах нагревания молока (62 С). Степень денатурации белков (со снижением их растворимости) зависит от температуры и продолжительности ее воздействия на молоко. Из сывороточных белков наиболее чувствительны к нагреванию иммуноглобулины; сывороточный альбумин и р-лактоглобулин. а - Лактальбумин - термостабильный белок. Он полностью теряет растворимость лишь при нагревании молока до 96 С и выдерживании при этой температуре в течение 30 мин. Высокая термоустойчивость а — лак-тальбумина объясняется его способностью к ренатурации. Вследствие тепловой денатурации сывороточных белков и освобождения сульфгидрильных групп молоко приобретает специфический вкус «кипяченого молока» или привкус пастеризации [84,58].
Казеин, по сравнению с сывороточными белками, более термоустойчив. Он не коагулирует при нагревании свежего молока до 130 - 150 С. Однако тепловая обработка при высоких температурах изменяет состав и структуру казеинового комплекса. От комплекса отщепляются органические фосфор и кальций, изменяется соотношение фракций % - Казеин комплекса может терять гликомакропептиды, придающие ему коллоидную устойчивость. С повышением температуры пастеризации увеличиваются диаметр частиц казеина и вязкость молока. Укрупнение белковых частиц обусловлено агрегацией казеина и его комплексообразованием с денатурированным J3-лактоглобулином [2,122,136].
Образцы молока обезжиривали, подвергали тепловой обработке при 62-81С и определяли кинетические и термодинамические показатели тепловой денатурации и иммуноглобулинов . Установили, что величины D (время, необходимое для получения 90% -ной денатурации иммуноглобулинов) располагались в такой последовательности: иммуноглобулина G иммуноглобулина А иммуноглобулина М при любой температуре. Величины L (изменение температуры для снижения величины D в одном логарифмическом цикле) для иммуноглобулинов G,A,M составляли соответственно 6,29;4 и 5,17 С. Тепловая денатурация иммуноглобулинов в молоке соответствовала реакции порядка 1,5. Наивысшую и наименьшую кажущуюся энергию активации наблюдали у иммуноглобулинов А и G. Все иммуноглобулины успешно выдерживали пастеризацию при 72 С в течение 15 с без изменения структуры [24,150].
Биологическая ценность белков молока характеризуется аминокислотным скором . Имеются данные по исследованию изменения содержания аминокислот при различных вариантах тепловой обработки (таблица 1.1).
Установлено, что содержание таких аминокислот, как аланин, валин, гистидин, глицин, глютаминовая кислота, лейцин, изолейцин, лизин, метио-нин, серии, тирозин, треонин, цистин, практически не изменяется. Полученные данные свидетельствуют о том, что значительного снижения биологической ценности в нормализованной смеси не происходит.
Микрофлора, вызывающая порчу пастеризованного молока и методы её снижения
Согласно СанПин 2.3.2.1324 -03 [25] температура хранения пастеризованного молока составляет 4±2С. В этих условиях главным образом размножаются психротрофные и некоторые мезофильные микроорганизмы (таблица 1.4). В охлажденном молоке психротрофы размножаются без особой конкуренции со стороны других сапрофитов [45]. Если в процессе хранения и реализации цепочка холода не прерывается, то микрофлора не выходит за пределы фазы смешанной микрофлоры, которая может продолжаться довольно долго, не давая резких видимых изменений молока. Однако количество микрофлоры в молоке неуклонно нарастает и постепенно накапливаются продукты её жизнедеятельности. При этом характер изменений молока обусловлен развитием сначала микрококков, затем флюоресцирующих палочек, и гнилостных бактерий (например: Bac.megatherium, Bac.subtillis) [131].
Рост количества протеолитических бактерий (у) зависит от продолжительности (х) и условий хранения молока пастеризованного согласно следующим уравнениям [39]:
Биологическая активность стрептококков в процессе хранения сравнительно низкая, и они не оказывают влияния на качество пастеризованного молока [39]. Наблюдения Томаса показали, что при 3-5С развитие психро-фильных бактерий группы кишечной палочки происходит медленно. Если начальное количество их было менее 10 клеток/см3 то через три дня оно рез ко возрастало до 100 клеток/ см3; через 6 дней доходило иногда до 106 клеток/мл, через 14 дней колебалось от 10э до 10 клеток/мл [ 11].
Органолептические показатели молока начинают изменяться при бактериальной обсеменённости 5-Ю млн/мл[ 44].
Проведенные в производственных условиях исследования показали, что количество бактерий, попавших в молоко после пастеризации, составляет 84,5%-94,9% от общей микрофлоры молока в пакете [10].
На участке от теплообменника до упаковочного материала молоко в процессе розлива соприкасается с различными источниками микрофлоры : поверхность оборудования является основным источником заражения молока психротрофной микрофлорой, которая находясь в активной фазе интенсивно размножается в молочно-водной среде на плохо вымытых и дезинфицированных установках. При неудовлетворительной санитарной обработке на поверхности оборудования размножаются также молочнокислые бактерии, кишечные палочки, микрококки, гнилостные микроорганизмы, иногда могут попадать дрожжи и уксуснокислые бактерии. Загрязнение молока через резиновые детали может в десятки и сотни раз превышать загрязнение через металлические поверхности .Скопления микроорганизмов могут находиться в некачественных сварных швах [20]. При обработке молока с высокой бактериальной обсемененностью в теплообменных аппаратах накапливаются термостойкие бактерии [8]. Значительное загрязнение пастеризован ного молока происходит в резервуарах для хранения. Освобождение танков занимает значительное время, за которое на стенках танка, не соприкасающихся с молоком, остается молочная пленка, в которой активно размножаются микроорганизмы. Методами коррекции негативного воздействия данного источника микробиального загрязнения является :- тщательная периодическая мойка и дезинфекция оборудования ( при уходе за оборудованием особое внимание следует обращать на резиновые детали и сварные швы, поскольку наличие на них микро- и макротрещин может стать убежищем для микроорганизмов);- смягчение воды, во избежании образования молочного камня, который защищает бактерии от дезинфицирующих средств;- необходимость обеззараживать воду, применяемую для смывов остатков дезинфицирующих средств или охлаждения поверхности оборудования после стерилизации , тепловой или химической обработкой;- избегать остановок разливочно-укупорочных автоматов в процессерозлива (для исключения образования застойных зон, в которых повышаетсятемпература продукта);- после каждого опорожнения танка производить его санитарную обработку;-иметь устройства желательно автоматического действия, для поддержания и контроля установленных параметров санитарной обработки оборудования (продолжительность, температура и концентрация моющих и дезинфицирующих средств);- аппаратура должна выполняться из непористых материалов, которые не загрязняют продукт химически и не коррозируют при соприкосновении не только с пищевыми веществами, но и химикатами, используемыми при очистке и стерилизации оборудования;- конструкция линий и автоматов розлива не должна иметь так называемых «мертвых концов»- тупиков, выступов, впадин, углублений которые плохо поддаются мойке и дезинфекции [103,133,145,116,9,19,80,20,27,52].
Упаковочный материал. Обычно на упаковочном материале содержится менее 5 микроорганизмов на 100 см3 поверхности оборудования и онне может заметно влиять на бактериальное загрязнение молока на линиях неасептического розлива. Присутствие плесневых спор и спорообразующихбактерий на упаковочном материале связано с содержанием в нем пыли (содержащиеся в воздухе бактерии главным образом адсорбируются с частицами пыли ) и любая запыленная тара отмечается высокой бактериальной загрязненностью. Для исключения данного источника заражения микрофлоройактуальны следующие меры:- соблюдение санитарно-гигиенических правил в процессе хранения упаковочного материала;- асептическая обработка поверхности материала непосредственно перед розливом[П0,107,15,7,52]. Воздух - не может заметно влиять на бактериальное загрязнение молока. Однако воздух может служить вектором переноса микрококков, флюоресцирующих, спорообразующих и бесспоровых гнилостных бактерий,дрожжей и плесеней, представляющих серьёзную угрозу стойкости питьевого молока, поэтому :- в процессе розлива нельзя проводить никакие операции, которые могут увеличить загрязнение воздуха (уборка производственного помещения)[44,52].- розлив молока желательно проводить в замкнутых асептических системах. Персонал вызывает опасения не только с технической стороны,сколько с санитарно-гигиенической, как источник той или иной инфекции;если конструкции расфасовочного автомата , контактирующие при розливе смолоком и упаковочным материалом соприкасаются с руками обслуживающего персонала. Для избежания этой ситуации необходимо:- перед соприкосновением с зоной возможного заражения молока необходимо дезинфицировать руки;- в конструкции расфасовочного автомата исключить возможность контакта рук персонала с частями машины соприкасающимися с продуктом [47,83,95,91].
Общие методы исследования
При выполнении экспериментов были использованы как традиционные, так и оригинальные методы исследований.
Определение титруемой кислотности определяли в соответствии с ГОСТ 3624-67 [69].
Для измерения активной кислотности рН в соответствии с ГОСТ 26781-85 использовали прибор рН - метр HI 8314 [69].
Плотность проверяли согласно ГОСТ 3625-84 с помощью молочного ареометра (JTMT) с термометром и ценой деления 1,0 кг/м3 [69].
Измерение вязкости (Па-с) проводилось с помощью прецизионного вискозиметра Гепплера в соответствии с рекомендациями [49].
Для проведения измерения окислительно-восстановительного потенциала использовали иономер лабораторный И-130 [49].
Термоустойчивость по алкогольной пробе определяли согласно ГОСТ 25228-82 [69].
Более точные результаты определения термоустойчивости даёт метод по тепловой пробе. Показателем термоустойчивости согласно данному методу является продолжительность выдержки, необходимая для коагуляции белков пробы молока, помещённая на баню (ультратермостат «Термол -1») с глицерином при температуре 120-135 С [22].
Оценку органолептических показателей по 5-балльной шкале проводили в соответствии с ГОСТ 28283-89 [69].
Определение массовой доли жира проводили как с использованием жиромеров по ГОСТ 5867-69 так и на анализаторе «Милкоскан» в соответствии с методикой измерения [69].
Массовую долю сухого вещества, определяли высушиванием навески исследуемого молока до постоянной массы по ГОСТ 3626-73 [69].
Определение массовой доли белка проводили методом Кьельдаля по ГОСТ 23327-78 [69]. Сывороточные белки молока путём электрофореза разделяли на фракции: сывороточный альбумин, бета -, альфа - лактоглобулин. При рН 1,9 все эти белки в электрическом поле движутся к аноду, так как они при этом становятся отрицательно заряженными. Для установления соотношений белковых фракций сыворотки молока электрофореграмму разрезают на отдельные выявленные фракции. Кусочек бумаги, соответствующий каждой фракции, измельчают, помещают в пробирку с 5- 10 мл ОДн едкого натра и элюи-руют в течение 1 ч. Оптическую плотность раствора красителя в элюиате измеряют на ФЭКе при красном светофильтре (длина волны 630 нм). Процентное содержание каждой фракции белка вычисляют по соотношению между показателями оптической плотности данной фракции и суммы показателей оптической плотности всех фракций, которую принимают за 100 [49].
Определение массовой доли кальция, магния, проводят комплексоно-метрическим титрованием [68] .
Массовую долю фосфора определяли колориметрически по реакции РО"34 с молибдатом аммония в присутствии восстановителя [49].
Анализатор Т 339 служит для качественного и количественного анализа аминокислот методом ионообменной хроматографии на ионитах согласно инструкции к прибору.
Концентрацию иммунных глобулинов согласно методике Бадин и Ра-усселет определяют с сульфатом натрия по калибровочной таблице по данным оптической плотности на ФЭКе при длине волны 400±5 нм в кювете с рабочей гранью 5 мм относительно чистого раствора сульфата цынка.
Определение витаминов А, С, Вь В2, В]2, В6 определяли согласно методам по ГОСТ 7047-55 [26].Содержание витамина Е определяли через измерение оптической плотности с помощью фотоэлектроколориметра, применяя синий светофильтр с максимум пропускания в области спектра 470 нм [68].
Определение активности липолитических ферментов в молоке сводится в выдерживанию смеси молока с тем или иным субстратом и прямому титрованию выделившихся свободных жирных кислот в реакционной смеси (метод рН - стат) или же титрованию свободных жирных кислот, экстрагированных из реакционной смеси (молока) различными органическими рас-ворителями [ 68 ].
Определение активности фосфатазы - по ГОСТ 3624 -73 [69].Определение размера частиц казеина методом светорассеяния основано на измерении интенсивности рассеяния падающего света частицами белка[1]. Определение концентрации лизоцима проводили по методике ПА. Емельяненко. Диапазон измерений массовой концентрации лизоцима в жидких продуктах от 1 до 100 мкг/дм3. Предельно допустимая погрешность измерений 15%. Метод основан на способности лизоцима расщеплять (5 - 1-4-гликозидную связь мукополисахаридного слоя клеточной стенки микрокок-кус лизодектикус (Micrococcus Lysodeikticus).1% -ный раствор агара «Дифко» на 1/15 М фосфатном буфере расплавляют 15-20 мин на кипящей водяной бане. В охлаждённую до 60-70 С раствор вносят ацетоновый порошок тест- микроба Mycrococcus lysodeicticus из расчёта 20 мг на 100 мл среды и перемешивают до получения однородной смеси. Смесь разливают в прямоугольные кюветы из органического стекла размером 30x17x1,5 см, так чтобы получился слой агара толщиной 4 см. После застывания в агаре с помощью тонкостенной металииической трубочки с наружным диаметром 5 мм делают луночки на расстоянии 1,5 см друг от друга. Стандартный лизоцим разводят в 1/15М фосфатном буфере до концентрации 1, 3,5,10,20,40 и 70 мкг/мл. Растворы стандартного лизоцима и пробы молока вносят в луночки агаровой пластинки в количестве по 0,05 мл. Кюветы с образцами выдерживают 48 ч во влажной камере при комнатной температуре 22-24 С и линейкой измеряют диаметры зон лизиса. По данным зон лизиса растворами стандартного лизоцима строят калибровочную кривую в полулогарифмическом масштабе и с ее помощью определяют концентрацию лизоцима в исследуемых пробах молока.
Влияние бактофугирования на микробиологические и физико-химические свойства молока
Эффективным способом быстрого сокращения количества бактерий и особенно спор, образованных некоторыми видами бактерий в молоке, оказалось бакто фугирование . Способ предназначен для отделения микроорганизмов, удельный вес которых выше , чем у молока. Поэтому , прежде всего, мы рассматривали возможность применения этого способа механической очистки для разделения молока на фракцию, которая более или менее свободна от бактерий, и концентрат ( бактофугат), который содержит как споры, так и бактерии в целом и составляет до 3% от потока, поступающего в бактофугу.
Нами проведены исследования степени очистки молока с использованием двух типов бактофугирования:
А. Традиционная система очистки с периодическим сбросом бактофугата. Бактофуга отличается наличием в стенке основания барабана сопел для непрерывного вывода концентрата тяжёлой дисперсной фазы (бактофугата) . Тяжёлая фаза, в которой находится больше бактерий, чем в лёгкой, рецнрку-лирует в количестве , составляющем приблизительно 2 % от расхода подачи, для улучшения показателей очистки от бактерий. Кострукция барабанабактофуги (рис.3.4 ) состоит из множества установленных друг над другом конических тарелок, где молоко разделяется на лёгкую и тяжёлую жидкую фазу. Лёгкая фаза без бактерий поступает к центру барабана, а тяжёлая фаза, содержащая бактерии, - по направлению к наружному диаметру барабана. Фаза без бактерий отводится под давлением без образования пены через рожок (5) к выпуску (З).Транспортирующая жидкость поступает через разделительную тарелку (16) без образования пены через рожок (4) под давлением к отводу (1). Оттуда транспортирующая жидкость снова попадает в подвод
Под действием центробежных сил отцентифугированные мельчайшие бактерии и твёрдые вещества скапливаются в камере твёрдого вещества (8) и мгновенно выталкиваются через щель 9.
Б: Рециркуляционная система работает так же, как и традиционная, но фаза молоко + бактерии постоянно циркулирует в бактофуге. При этом бактерии и споры сосредотачиваются в разгрузочной камере сепаратора и сбрасываются как осадок.
Нами исследовалась эффективность бактофугирования молока 2 и 3 класса по редуктазной пробе после очистки его через бактофуги 2-х типов с традиционной системой очистки(табл.3.2) и рециркуляционной ситемой очистки (табл.3.3) при температуре 50-60 С с частотой вращения 4500 об/мин (режимы очистки взяты согласно .руководству по эксплуатации бактофуг). Отбор проб производили через встроенные в трубопровод асептические вентили из приёмного танка и на выходе из бактофуги. В пробах контролировали класс молока ( по редуктазной пробе), (КМАФАнМ), количество аэробных и анаэробных спор. Результаты эксперимента представлены в таблицах 4.1 и 4.2.
Из данных таблиц 4.1 и 4.2 видно, что молоко с высокой степенью об-семенённости (третьего и второго класса по редуктазной пробе) после бактофугирования имело бактериальную обсеменённость, соответствующую высшему классу.
За счёт улучшенной конструкции, бактофуга с традиционной системой имеет эффективность очистки выше, чем бактофуга с рециркуляционной системой (для КМАФАнМ на 9,00%, для аэробных спор на 6,68%, для анаэробных спор на 0,12%).
Кроме того, на бактофуге с традиционной системой, степень очистки молока III класса (по редуктазноЙ пробе) с более высоким содержанием микроорганизмов незначительно ( на 0,42%) ниже, чем молока II класса. Этот факт свидетельствует о стабильности метода очистки молока бактофугирова-нием, независимо от его бактериальной обсеменённости.
При переработке молока происходят некоторые изменении состава и свойств составляющих его компонентов. Поэтому в процессе производства необходимо учитывать количествоотдельных компонентов молока, а также характер их изменений под воздействием технологических факторов.
Для оценки изменения качества молока с различной кислотностью, очищенного на бактофугах с разными системами очистки , в нём определяли ряд физико — химических показателей: содержание жира, белка, сухих веществ, коллоидного кальция и фосфора, плотность , по сравнению с контрольными образцами сырого молока. Результаты эксперимента представлены в табл. 3.4.
Очевидно, что наиболее заметные изменения произошли в содержании белка, сухих веществ, Са, Р. Количество их снизилось соответсвенно, на 0,12; 0,4; 8,0 и 2,6% при очистке на бактофуге с рециркуляционной системой очистки от бактерий и на 0,06; 0,13; 1,4; и 1,1% в случае использования бактофу-ги с традиционной системой очистки.
Следует отметить, что с увеличением кислотности молока (выше 18 Т и рН выше 6,6 ) происходит снижение эффективности бакто фугирования, увеличение количества выгружаемого осадка и повышение потерь по сухим веществам.
Анализ результатов проведённых исследований и сведений из литературных источников позволяют сделать вывод о том, что наиболее эффективно использование бактофуги для удаления спор и бактерий, удельный вес и величина которых выше 0,8 мкм (плотность 1,11 имеют споры). Эффективность бактофугирования по проценту снижения числа бактерий и спор существенно зависит от выбора «системы бактофугирования».
Из рассмотренных вариантов наиболее эффективной (на 10% по показателям КМАФАнМ) является бактофуга, оснащённая традиционной системой очистки от бактерий. Необходимо подчеркнуть, что бактофугирование не исключает последующей пастеризации, так как отдельные виды микроорганизмов (в том числе патогенные и условно патогенные как, например, Bacillus cereus), плотность которых практически равна плотности молока, не могут быть выделены в сепараторе.
Похожие диссертации на Разработка технологии молока питьевого пастеризованного длительного срока хранения с функциональными свойствами
