Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 6
1.1 Изменение состава и свойств молока под воздействием различных факторов 6
1.2 Современные методы производства питьевого молока 18
1.3 Свойства и применение антиоксидантов в молочной промышлен ности 23
1.4 Свойства пектинов и их использование в молочной промышленности 28
1.5 Определение цели и задач исследований 33
2 Объекты и методы исследования 37
2.1 Организация работы и объекты исследования 37
2.2 Методы исследований 39
3 Влияние технологических параметров на качественные показатели молока пастеризованного в таре 53
3.1 Влияние термизации на качество молока 53
3.2 Влияние режимов пастеризации в таре на физико - химические и микробиологические показатели молока в процессе хранения 56
4 Исследование возможности применения различных пищевых добавок для повышения хранимоспособности питьевого молока 76
4.1 Исследование антиоксидантной активности веществ различной природы 76
4.2 Влияние антиоксиданта на продолжительность хранения пастеризованного молока 83
4.3 Исследование свойств пектинов из различного сырья 87
4.4 Влияние пектинов на стабильность молочных продуктов 90
5 Разработка технологии молока питьевого пастеризованного с повышенной хранимоспособностью 103
5.1 Технологические режимы производства питьевого пастеризованного молока длительного хранения 103
5.2 Экономическая эффективность разработанной технологии 107
Выводы 115
Список использованной литературы
- Современные методы производства питьевого молока
- Влияние режимов пастеризации в таре на физико - химические и микробиологические показатели молока в процессе хранения
- Влияние антиоксиданта на продолжительность хранения пастеризованного молока
- Экономическая эффективность разработанной технологии
Введение к работе
Молочная отрасль занимает одно из главных мест среди других отраслей пищевой промышленности, обеспечивая население необходимыми продуктами питания. Значимость этой отрасли обусловлена уникальностью состава и свойств молока как биологической жидкости. Постоянный дефицит сырья, а также низкое его качество привели к тому, что в настоящее время на рынке существенно возросла доля импортной молочной продукции.
К приоритетным задачам развития молочной промышленности относятся: рациональное использование сырья, выпуск конкурентоспособной продукции с улучшенными органолептическими показателями, производство продуктов с увеличенным сроком хранения, расширение ассортимента за счет выпуска обогащенных молочных продуктов, обладающих функциональными свойствами и другие.
Большой вклад в развитие отечественной молочной отрасли внесли такие ученые как А.А. Покровский, З.С. Зобкова, Н.Н. Липатов, А.Г. Хра-мцов, В.Д. Харитонов, Л.А. Остроумова, A.M. Шалыгина, Н.И. Дунченко, Л.В. Чекулаева, В.М. Позняковский, К.К. Полянский, Л.В. Голубева и другие.
Согласно данным, представленным информационно-аналитическим центром РСПМО, потребление молочных продуктов на душу населения составляет 223 кг/год при рекомендуемых институтом питания РАМН нормах 392 кг/год, при этом на питьевое молоко приходится около 71 кг/год. Важнейшим направлением развития производства питьевого молока является увеличение его срока хранения без существенного изменения биологической ценности продукта. В настоящее время эта проблема решается в основном за счет возрастания объема производства стерилизованного молока.
Однако, существующие технологические решения, используемые в производстве стерилизованных молочных продуктов имеют существенные недостатки, связанные с уменьшением содержания витаминов, незаменимых аминокислот и других показателей, которые могут быть сохранены при
изменении способов и режимов тепловой обработки. В то же время существует недостаточно данных о методах снижения повторного обсеменения продукта при производстве пастеризованного молока, что является одним из главных факторов, ограничивающих его срок годности.
Перспективным направлением увеличения срока хранения пищевых продуктов является внесение антиоксидантов натурального происхождения. В России это направление охватывает лишь узкую группу продуктов и практически не исследовано для применения в технологии питьевого молока.
Таким образом, актуальным является совершенствование технологии пастеризованного молока с целью увеличения срока его хранения.
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Современные методы производства питьевого молока
Термин «длительный срок хранения» (ДСХ) часто применяется в Канаде и США для свежих жидких продуктов, сохраняющих высокое качество при температуре не выше 7 С. Однозначного определения ДСХ нет, так как это понятие включает в себя много факторов. На самом деле это понятие означает возможность увеличения срока хранения продукта по отношению к его обычному сроку хранения путем сокращения основных источников повторного микробного обсеменения и сохранения качества продукта на всем пути к потребителю.
В США для увеличения стойкости молока широко используют ультрапастеризацию при температуре 138 С с выдержкой 2 с, которая позволяет увеличить срок хранения до 45 дней. Однако, в европейских странах этот способ воспринимается с осторожностью, так как он приводит к значительному снижению содержания в продукте (3-лактоглобулина и увеличению содержания лактулозы более 600 мг/дм . Более перспективен способ высокотемпературной пастеризации, предусматривающий предварительную, обычную пастеризацию с последующим очень быстрым нагреванием до 135 С с выдержкой менее їси быстрым охлаждением. При хранении в течение 30 дней (температура 4-6 С) и асептическом розливе сразу после охлаждения пастеризованного молока отмечается высокое содержание Р-лактоглобулина и концентрация лактулозы менее 50 мг/дм .
В Германии для получения молока с длительным сроком хранения сначала проводят нагрев нормализованной смеси до 65 - 95 С, а затем до 100 - 130 С без выдержки, после чего быстро охлаждают.
Для пастеризации молока используются новые методы, в том числе радиоактивное облучение. МАГАТЭ, ФАО и ВОЗ считают низкие дозы облучения (до 10 кГр) безопасными для человека. Проводившееся облучение сырого молока до 2,8 кГр приводит к повышению качества сырья и увеличению стойкости продуктов с сохранением исходных органолептических свойств.
Питьевое молоко в зависимости от молочного сырья может быть изготовленно: из натурального молока; нормализованного; восстановленного; рекомбинированного; их смесей. Продукт в зависимости от режима тепловой обработки подразделяется на: пастеризованный; топленый; стерилизованный; УВТ-обработанный; УВТ-обработанный стерилизованный [30, 33, 123].
В зависимости от содержания массовой доли жира питьевое молоко классифицируется как: обезжиренный продукт (массовая доля жира не более 0,1 %); нежирный продукт (массовая доля жира от 0,3 до 1,0 %); маложирный продукт (массовая доля жира от 1,2 до 2,5 %); классический продукт (массовая доля жира от 2,7 до 4,5 %); жирный продукт (массовая доля жира от 4,7 до 7,0 %); высокожирный продукт (массовая доля жира от 7,2 до 9,5 %).
По виду добавок и наполнителей, входящим в состав молока оно подразделяется — белковое, витаминизированное (с добавлением витамина С), молоко с какао, молоко с кофе и др.; по виду упаковки - пастеризованное или стерилизованное в бутылках или пакетах [5]. Пастеризованное молоко подвергается перед фасованием термообработке при температуре выше 67 С с выдержкой от 2 с до 30 мин. В настоящее время предприятиями молочной промышленности в основном вырабатывается молоко пастеризованное в пластинчатых пастеризаторах и упакованное в различные виды тары, а также стерилизованное.
Пастеризованное молоко представляет собой однородную жидкость белого цвета, без осадка, с легким желтоватым оттенком. Топленое молоко имеет кремовый, а нежирное легкий синеватый оттенок. Отстой сливок не допускается для топленого молока с массовой долей жира 3,5 %. Пастеризованное коровье молоко имеет чистый вкус и запах, без посторонних, не свойственных свежему молоку привкусов и запахов. Молоко, выработанное с применением сухих молочных продуктов, имеет сладковатый привкус [30, 82, 99, 102].
Большое влияние на срок годности молока оказывает вид упаковки и способ розлива [107]. К упаковочным материалам для питьевого молока предъявляют многочисленные требования в соответствии с санитарными и гигиеническими нормам безопасности, технологичностью в изготовлении и использовании, экономичностью, надежностью, прочностью, привлекательностью и удобством для потребителя, возможностью утилизации и другими [10].
Упаковывание молочных продуктов заключается в последовательном выполнении операций по обработке тары и упаковочного материала до и после дозирования в них продукта. Питьевое молоко упаковывают в два вида тары: потребительскую и транспортную. Тара может быть изготовлена непосредственно перед дозированием или быть готовой.
Наиболее распространенными материалами для изготовления молочной тары являются полистирол, поливинилхлорид и полиолефины. Значительный ассортимент полиолефинов и их уникальные свойства: жесткость, высокая механическая прочность, стойкость к старению и жирам, определенная степень барьерности, т. е. газо-, паро-, ароматонепроницаемость обуславливают их широкое применение в отрасли. Полиолефины характеризуюся не только широким спектром физико -механических свойств, но и разной степенью старения, которая зависит от особенностей строения элементарного звена полимера и возможной дефектности макроцепей. Главная причина старения - окисление молекулярным кислородом самих полимеров и сопутствующих низкомолекулярных соединений [12,15,116,131,132].
Влияние режимов пастеризации в таре на физико - химические и микробиологические показатели молока в процессе хранения
В соответствии со схемой молоко в процессе обработки дважды подвергается пастеризации. Первая проводится после гомогенизации, вторая - перед розливом в упаковку LeanPack. Исключить возможность повторного обсеменения продукта можно путем проведения второй пастеризации после розлива молока в потребительскую тару. Поэтому в нашей работе было изучено влияние пастеризации молока в таре на его качественные показатели и срок хранения.
Розлив молока проводился в бутылки из полиэтилена низкого давления объемом 1 л, произведенные и запаянные фольгой после наполнения молоком на линии «SERAC». Бутылки помещали в автоклав периодического действия «BARRIQUAND STERIFLOW» для пастеризации на специальные лотки по 32 шт, установленные на тележках.
Для пастеризации молока в таре были выбраны режимы длительной пастеризации, что с одной стороны обусловлено особенностями аппаратурного оформления и проведения процесса. Кроме этого режимы длительной пастеризации приводят к увеличению размеров частиц белка — источника азота для многих протеолитических или гнилостных микроорганизмов, в результате азот становится менее доступен для протеолитических экзоферментов. Длительная пастеризация как способ уничтожения вегетативных форм бактерий, по данным В.М. Богданова, наиболее эффективна лишь в определенных температурных пределах: от 63 до 83 С. Нагревание молока именно в этих температурных границах вызывает резкую депрессию в развитии бактерий; эта депрессия выражается как в замедлении размножения клеток, так и в понижении энергии их жизнедеятельности. Заметнее всего эта депрессия вблизи низшего из указанных пределов; повышение за пределы верхней цифры постепенно улучшает условия развития бактерий в процессе хранения (увеличение срока выдержки понижает энергию роста культуры). Таким образом, после продолжительной низкой пастеризации молоко становится субстратом, непригодным для нормального развития в нем бактерий.
С целью выявления оптимальных режимов пастеризации были исследованы три режима проведения процесса: 1 вариант - пастеризация при температуре (62±2) С с выдержкой 20 мин; 2 вариант - пастеризация при температуре (74±2) С с выдержкой 15 мин; 3 вариант - пастеризация при температуре (85±2) С с выдержкой 5 мин.
Подвергнутое различным режимам обработки молоко, исследовали в течение 40 дней при температуре хранения 4; 8 и 12 С. Установлено, что массовые доли жира и белка не изменялись в течение всего эксперимента и составили 3,2 %. В процессе хранения наблюдалось изменение органолептических показателей молока и его кислотности.
Цвет и консистенция молока, обработанного при разных режимах, на протяжении 40 суток хранения при температуре 4, 8 и 12 С оставались в пределах требований нормативной документации.
На рис. 7-9 представлены графики зависимостей изменения вкуса и запаха молока от времени и температуры хранения.
При хранении молока с температурой в камере 8 С вкус и запах не менялись существенно в течение 20 суток. Затем у молока, пастеризованного по первому и третьему варианту общая оценка снизилась до 3 баллов, а у молока, пастеризованного по второму варианту снизилась до 4 баллов, что соответствует требованиям. - Вариант 1 Ш Вариант -Вариант Рис. 9. - График изменения вкуса и запаха молока при температуре хранения 12 С При использовании режима хранения 12 С наблюдалось изменение вкуса и запаха молока после хранения его в течение 10 суток. При этом, молоко пастеризованное при температуре 74 С с выдержкой 15 минут хранилось без изменения органолептических показателей до 20 суток, а у молока обработанного при 62 С с выдержкой 20 минут и при температуре 85С с выдержкой 5 минут после 15 дней хранения появлялись пороки вкуса и запаха.
При этом основной причиной снижения органолептических показателей молока являлось появление прогорклого привкуса, образующегося вследствие окисления молочного жира.
Таким образом, наилучшие значения органолептических показателей наблюдались при использовании режима 74 С с выдержкой 15 минут. На рис. 10 - 12 представлены результаты изменения физико-химических показателей молока в процессе его хранения. -Вариант Вариант Вариант Рис. 10. - Изменение кислотности молока в процессе хранения при температуре 4С При температуре хранения 4 С происходило незначительное увеличение кислотности в течение всего исследуемого промежутка времени. У молока, пастеризованного при 74 С с выдержкой 15 минут через 40 суток среднее значение кислотности составляло 6,71; у молока, обработанного при 62 в течение 20 минут - 6,69; у молока, пастеризованного при 85 С с выдержкой 5 минут - 6,7.
Влияние антиоксиданта на продолжительность хранения пастеризованного молока
Одним из наиболее востребованных молочных продуктов является пастеризованное молоко, которое подвергается более низким температурным воздействиям чем стерилизованное, а значит обладает большей пищевой и биологической ценностью. Однако при этом продукт характеризуется меньшим сроком годности. Для увеличения хранимоспособности пастеризованного молока и придания ему дополнительных полезных свойств перспективно использование антиоксидантов.
Поэтому в работе исследовано влияние атиоксиданта Origanox на изменение физико - химических и микробиологических показателей молока в процессе хранения.
Антиоксидант вносили перед розливом в виде раствора в количестве 0,05; 1,0; 0,15; 0,2 % (в пересчете на сухое вещество), который готовили путем растворения навески 25 г в 100 г пастеризованного молока. Хранение продукта осуществляли в холодильной камере при температуре 6±2 С. В течение 40 дней определяли органолептические показатели, активную и титруемую кислотность, а также содержание КМАФАнМ.
Контролем являлось молоко, приготовленное по той же технологии, но без использования антиоксиданта. Изменение органолептических показателей молока в процессе хранения Согласно представленным данным органолептические показатели молока, изготовленного с применением 0,05 и 0,10 % антиоксиданта были аналогичны, соответствующие молоку и оценены на 5 баллов в течение всего периода хранения. Наличие прогорклого привкуса не отмечено. При внесении антиоксиданта в количестве более 0,15 % после 30 суток хранения проявлялся слабый привкус антиоксиданта. Снижение общей оценки органолептических показателей при использовании дозировки 0,20 % обусловлено появлением запаха и привкуса антиоксиданта, усиливающихся при хранении продукта, поэтому изменение физико-химических показателей молока с концентрацией антиоксиданта 0,2 % не исследовалось. На рис. 33 показано изменение кислотности в процессе хранения молока без использования антиоксиданта (контроль) и с добавлением Origanox в количестве 0, 05; 0,1; 0,15 %.
Согласно представленным данным, у молока произведенного без использования антиоксидантов кислотность в течение 5 суток остается постоянной, а затем повышается до 6,5 ед.рН на 40 день. При добавлении в продукт Origanox кислотность молока не превысила 6,7 ед.рН в течение всего наблюдаемого срока хранения. При этом на протяжении 15 дней у молока, изготовленного с концентрацией антиоксиданта 0,05 и 0,1 %, значение кислотности отличалось несущественно, а после 20 суток хранения кислотность у молока с 0,1 % антиокиданта была меньше остальных образцов в течение всего периода наблюдений. Увеличение кислотности при добавлении антиоксиданта в количестве 0,15 % обусловлено кислой реакций Origanox.
Результаты исследования микробиологических показателей молока в процессе хранения представлены на рис. 34.
На рисунке показана зависимость КМАФАнМ пастеризованного молока, изготовленного с использованием 0,05; 0,1; 0,15 % антиоксиданта.
Согласно представленным данным КМАФАнМ молока, изготовленного без использования антиоксиданта, повышается в течение всего периода хранения и превышает установленные нормы через 37 суток. При использовании антиоксиданта КМАФАнМ не превысило допустимого уровня в течение всего периода наблюдения.
Таким образом, для получения пастеризованного молока с увеличенным сроком годности целесообразно использование антиоксиданта в количестве 0,05 - 0,1 %.
Одним из важнейших показателей биологической ценности продукта является аминокислотный скор, т.е. соответствие состава незаменимых аминокислот исследуемого белка стандартной аминокислотной шкале (идеальный белок). В таблице 12 приведены значения этого показателя для сырого молока, молока изготовленного без использования антиоксидантнов и молока, изготовленного с добавлением Origanox в количестве 0,05 %. Определения проводились после 25 суток хранения продукта.
Снижение содержания аминокислот в молоке, приготовленном без использования антиоксидантов наблюдается вследствие развития окислительных процессов, которые затрагивают не только липиды молока, но и белковые составляющие. В молоке, произведенном с натуральным антиоксидантом на основе душицы, показатель аминокислотного скора выше и приближается к первоначальному значению в сыром молоке. Следовательно, антиоксидант Origanox препятствует окислительным изменениям составных веществ молока в продукте и, значит, увеличивая срок годности, способствует сохранению пищевой и биологической ценности пастеризованного молока.
Для определения вида пектина, перспективного для использования в молочной промышленности, исследованы пектины, выделенные традиционным кислотным способом из яблочных выжимок, кожуры цитрусовых, корзинок подсолнечника и плодов рябины.
В выделенных пектинах методом совместного кондуктометрического и потенциометрического титрования определяли содержание функциональных групп и общее содержание Сахаров.
Экономическая эффективность разработанной технологии
Технологический процесс производства молока пастеризованного повышенной хранимоспособности состоит из следующих операций: приемка и подготовка молока; резервирование; приготовление и внесение натурального антиоксиданта Origanox (или пектина); розлив и укупорка в бутылки из полиэтилена низкого давления; пастеризация и охлаждение молока в бутылках; наворачивание крышечек, этикетировка, маркирование; хранение и транспортирование.
Молоко принимают по массе и качеству, установленному отделом технического контроля (лабораторией) предприятия. Отобранное по качеству молоко фильтруют, подвергают термизации при температуре 64 ±2 С, охлаждают на пластинчатой охладительной установке до температуры не более 4 С и перекачивают в емкости для резервирования. Затем молоко проходит обработку на линии "ALFA-VULCAN-LAVAL". Молоко подвергается очистке на сепараторе-молокоочистителе, здесь, при определенно заданных режимах, производится и нормализация молока по массовой доле жира. Молоко подогревают до температуры (65±5) С и бактофугируют при частоте вращения барабана 250 с"1 (ускорение HOOOg). В результате такой обработки молоко получается I группы чистоты и качество молока повышается на 1 класс по редуктазной пробе. Самоочищающиеся сепарато-молокоочистители фирмы "ALFA-LAVAL", работающие по принципу бактофуг, позволяют удалить из молока до 98 % анаэробных, до 95 % аэробных спорообразующих микроорганизмов при снижении общей бактериальной обсемененности на 86 % и исключают возможность контакта бактофугируемого молока с воздухом, т.е. не допускают вторичного бактериального обсеменения продукта.
Для уменьшения скорости отстаивания жира и прогоркания молока в процессе хранения очищенное молоко гомогенизируют на гомогенизаторе фирмы "ALFA-LAVAL" при температуре 55±5 С и давлении 15±2,5 МПа. Процесс гомогенизации позволяет повысить однородность и улучшить стойкость пастеризованного молока ри хранении. После гомогенизации молоко охлаждают до температуры (4±2) С и направляют в промежуточную емкость.
В резервуар с молоком вводят раствор натурального антиоксиданта Origanox, изготовленного на основе душицы обыкновенной и поставляемый фирмой Frutarom и обладающий антиоксидантными и антимикробными свойствами. Origanox представляет собой безвкусный порошок белого цвета с ароматом душицы или без него. Активные ингредиенты Origanox -фенольные кислоты - повреждают мембрану клеток бактерий, тем самым препятствуя порче продукта. Антиоксидант вводится в количестве 0,05 - 0,1 % от массы молока после предварительного его растворения в пастеризованном молоке в соотношении 1:4. Приготовленный раствор вводят в верхний люк промежуточной емкости тонкой струей при непрерывном перемешивании. Продолжительность перемешивания молока после внесения препарата - от 15 до 20 мин.
При использовании в качестве антиоксидантной добавки пектина, его вносят в молоко после гомогенизации при непрерывном перемешивании, предварительно растворив в пастеризованном молоке с температурой 78 ±2 С.
Затем продукт выдерживают 20-30 мин и направляют на линию "SERAK", где молоко разливают в бутылки, прошедшие обработку сначала перегретым паром и горячим воздухом, а после перекисью водорода. Наполнение бутылок и дальнейшее заваривание горловины фольгой (укупорка) осуществляется в асептической зоне. Контроль дозирования осуществляется расходомером.
Бутылки складывают в специальные корзины (тележки), в которых размещается по 9 кассет (лотков), на которые вручную укладывают по 32 бутылки. Корзины (4 шт.) помещают в автоклав периодического действия "BARRIQUAND STERIFLOW" (1152 бутылки обрабатываются за один рабочий цикл автоклава) и пастеризуют при температуре (74±2) С с выдержкой 15 мин. Именно этот режим пастеризации способствует формированию оптимальных состава и свойств готового продукта с наивысшей степенью устойчивости при хранении. Принцип работы аппарата заключается в следующем. Небольшое количество воды, необходимое для проведения технологического процесса, заливается на дно камеры. Циркуляционным насосом эта вода подается в теплообменник, где нагревается до заданной температуры, затем с помощью душа равномерно распределяется и орошает весь продукт, обеспечивая быстрый и равномерный нагрев продукции. После орошения продукта вода вновь собирается на дне камеры и подается в теплообменник. Постоянно циркулирующая вода сначала подогревается паром и обеспечивает пастеризацию, затем охлаждается холодной водой в теплообменнике и используется для охлаждения продукта. Максимальный разброс температуры по объему аппарата не превышает ± 1 С.
Похожие диссертации на Совершенствование технологии получения молока пастеризованного с повышенной хранимоспособностью
