ТЕХНОЛОГИЯ СТЕРИЛИЗОВАННОГО МОЛОКА И СЛИВОК
Особенности требований к молоку. Стерилизованные продукты по сравнению с пастеризованными, обладают в хранении более высокой стойкостью. Последняя приобретается в результате высокотемпературной обработки молока – стерилизации, в процессе которой уничтожаются не только вегетативная, но и споровая микрофлора.
В производстве стерилизованных продуктов особое значение приобретают такие показатели качества сырья, как бактериальная обсемененность и термоустойчивость.
На стерилизацию направляют молоко, содержание бактерий в 1 см3 которого составляет не более 500 тыс.
Под термоустойчивостью понимают свойство молока выдерживать воздействие высоких температур без видимой коагуляции белков. Термоустойчивость молока определяется термоустойчивостью казеина, которая связана с солевым равновесием в молоке. Под солевым равновесием понимают такое распределение солей между истинно растворимыми, коллоидно растворимыми и связанными с белком формами, которые обеспечивают устойчивое состояние казеина в молоке.
Устойчивость казеина в молоке связана с соотношением растворимых форм следующих солей: катионов кальция и магния, с одной стороны, и анионов фосфорной (фосфатов) и лимонной (цитратов) кислот, с другой стороны.
В свежем молоке нормальной кислотности (16–18 ºТ) и термоустойчивости соли кальция и магния присутствуют в ионно-молекулярном, коллоидном и связанном с белком формах, соотношение между которыми в % представлено ниже.
| Всего, % | Ионно-молекулярная, % | Коллоидная | |
| В молоке | |||
| В плазме молока | |||
| Связано с казеином |
В свежем термоустойчивом молоке 22 % кальция связано с белком; 78% коллоидно растворены в плазме, при этом 26 % кальция образует истинный раствор и 52 % – коллоидный.
Повышение концентрации ионов кальция и магния приводит к снижению термоустойчивости молока, что обусловлено переходом части растворимых солей кальция и магния в связанное с белком состояние, вследствие чего уменьшается отрицательный заряд мицелл казеина и нарушается гидратная оболочка. В результате мицеллы казеина легко образуют солеобразные связи друг с другом, соединяясь в более крупные агрегаты, которые легко коагулируют при воздействии высоких температур.
И наоборот, снижение в молоке концентрации ионов кальция и магния способствуют переходу части катионов, связанных с мицеллой казеина, в растворимое состояние, происходит дезагрегация мицелл, что способствует повышению термоустойчивости молока.
Молоко или сливки, направляемые на стерилизацию, обязательно контролируют на термоустойчивость по алкогольной пробе, основанной на воздействии этилового спирта на белки, последние полностью или частично денатурируют при смешивании равных объемов молока или сливок со спиртом.
Термоустойчивость молока и сливок по алкогольной пробе определяют при помощи водного раствора этилового спирта с массовой долей этанола 68, 70, 72, 75 и 80 %. Чем большую концентрацию спирта выдерживает молоко не свертываясь, тем оно термоустойчивее.
Для определения термоустойчивости молока используют также тепловую пробу, на основе которой создан прибор «Термол–1». В этом приборе молоко ступенчато нагревают до заданной температуры, выдерживают определенное время, после чего подвергают анализу с целью выявления коагуляции белков.
По результатам алкогольной или тепловой пробы молоко и сливки подразделяют на группы, указанные ниже.
| Группа | Алкогольная проба, объемная доля этанола в водном растворе, % | Тепловая проба (Термол-1) | |
| Температура, ºС | Выдержка, мин | ||
| I | 140 и выше | 2,0 | |
| II | от 120 до 130 | 2,0 | |
| III | от 100 до 120 | 1,0 | |
| IV | от 80 до 90 | 1,0 | |
| V | ниже 80 | 0,5 |
Для стерилизации пригодно молоко не ниже III группы по алкогольной и тепловой пробе на термоустойчивость.
Молоко термоустойчивостью ниже IV группы для выработки стерилизованного молока не используют. Термоустойчивость молока IV группы повышают до III или II группы путем добавления солей-стабилизаторов: цитратов калия и натрия, которые способствуют восстановлению солевого равновесия в молоке, предотвращая его свертывание.
Оптимальную дозу солей-стабилизаторов определяют опытным путем. В три колбы наливают по 100 см3 молока термоустойчивостью IV группы и добавляют водный раствор соли-стабилизатора с массовой долей соли в нем 10 %. В первую колбу добавляют 0,1 см3, во вторую – 0,2 см3, а в третью – 0,3 см3. При этом массовая доля соли-стабилизатора в молоке составляет соответственно 0,01; 0,02 и 0,03 %. Смесь перемешивают и определяют термоустойчивость по алкогольной пробе. Минимальная доза солей-стабилизаторов, повышающая термоустойчивость молока IV группы до III или II группы является оптимальной дозой для исследуемого молока.
Технологический процесс выработки стерилизованного молока и сливок включает приемку и подготовку сырья, пастеризацию или подогрев, внесение солей-стабилизаторов (при необходимости), гомогенизацию, стерилизацию, фасование.
Сырьем для стерилизованного молока и сливок является: коровье молоко не ниже первого сорта, с термоустойчивостью по алкогольной пробе не ниже III группы; обезжиренное молоко и сливки; цельное или обезжиренное сухое молоко высшего сорта. Допускается применять молоко с термоустойчивостью по алкогольной пробе не ниже IV группы, термоустойчивость которого повышают путем добавления солей-стабилизаторов. Оптимальная доза внесения солей-стабилизаторов составляет 0,01–0,03 % массы молока. Соли-стабилизаторы вносят в виде водного раствора в сырое или пастеризованное молоко непосредственно перед направлением его на стерилизацию.
При выработке витаминизированного стерилизованного молока предусматривается использование поливитаминного премикса, который вносят в молоко перед стерилизацией в виде раствора. Подготовка раствора поливитаминного премикса осуществляется аналогично подготовке его в технологии пастеризованного витаминизированного молока.
Вырабатывают стерилизованное молоко, обогащенное лактулозой.
Последовательность технологических операций, а также способы и режимы стерилизации и фасования продукта различны в зависимости от применяемых видов оборудования.
Технология стерилизованного молока и сливок предусматривает два способа стерилизации: одноступенчатый и двухступенчатый.
При одноступенчатом способе стерилизация осуществляется один раз или в потоке путем прямого либо косвенного нагрева с последующим асептическим фасованием продуктов в пакеты, или в таре после фасования продукта.
Одноступенчатый способ стерилизации в потоке при прямом нагреве (пароконтактный) проводится путем введения пара в молоко. При прямом нагревании молока до температуры 140-142 °С происходит денатурация сывороточных белков с образованием довольно крупных частиц белка. Для того, чтобы белковые частицы не выпадали в осадок при хранении молока, рекомендуется проводить гомогенизацию после стерилизации, так как наряду с дроблением жировых шариков при гомогенизации дробятся частицы денатурированного белка. Технологический процесс производства стерилизованного молока способом стерилизации в потоке при прямом нагреве осуществляется следующим образом. Подготовленное к стерилизации молоко нагревают до температуры 74–78 °С с выдержкой 20 с, при необходимости охлаждают до 2–6°С и хранят или направляют на стерилизацию. Молоко стерилизуют в инжекторе путем введения в продукт пара при температуре 140–142°С с выдержкой 2–4 с, затем молоко направляется в вакуум-камеру, где при разрежении (0,06±0,01) МПа температура молока снижается до 76–78 °С вследствие самоиспарения части воды. После вакуумирования оно поступает на асептический гомогенизатор, в котором гомогенизируется при давлении (22,5±2,5) МПа, охлаждается до (18±2) °С и направляется на розлив в асептических условиях (давление стерильного воздуха 0,09±0,04 МПа) в пакеты из комбинированного материала (рис. ).
Одноступенчатый способ стерилизации в потоке при косвенном нагреве осуществляется на технологических линиях, включающих пластинчатый (линия «Стеритерм») или трубчатый (линия «Элекстер») теплообменники для стерилизации молока. При косвенном нагревании молока до температуры стерилизации денатурированные белки оседают на стенках теплообменных аппаратов или их частицы выделяются в выдерживателях (стабилизаторах), установленных перед секцией стерилизации. Для выделения частиц денатурированных белков можно использовать также сепараторы. Поэтому при стерилизации молока с применением косвенного нагрева молоко гомогенизируют обычно перед стерилизацией при температуре 65-75 °С.
Одноступенчатый способ стерилизации в таре (бутылках) применяют с использованием стерилизаторов периодического действия. Нормализованное молоко нагревают до (75±5) °С, гомогенизируют при этой температуре и давлении (22,5±2,5) МПа, разливают в бутылки. Стерилизация укупоренных бутылок проводится в автоклавах при температуре (116±1) °С с выдержкой 20–30 мин или при температуре (120±1)°С с выдержкой 15 мин. После стерилизации молоко в бутылках охлаждается водой в автоклаве до температуры (65±5) °С и направляется в камеру для доохлаждения. Хранить стерилизованное молоко в бутылках следует при температуре от 1 до 20 °С не более 2 мес со дня выработки, а сливки – не более 30 сут.
При двухступенчатом способе технологический процесс после общих операций осуществляется в следующей последовательности: подогрев, гомогенизация, предварительная стерилизация и охлаждение в потоке, промежуточное хранение, подогрев перед розливом, розлив и укупоривание, стерилизация молока в бутылках и охлаждение. Схема технологической линии производства стерилизованного молока в бутылках (двухступенчатый способ) приведена на рис. . Подготовленное для стерилизации молоко и сливки подогревают до (65±5) °С, гомогенизируют при указанных режимах, затем стерилизуют в потоке при температуре (137±2) °С с выдержкой 20 с, охлаждают до (35 ±5) °С и резервируют в промежуточной емкости. Перед розливом молоко или сливки нагревают до 70–80 °С и направляют на розлив в нагретые бутылки (60–70 °С). Укупоренные бутылки поступают на стерилизацию в башенный стерилизатор непрерывного действия. В секциях нагрева водой бутылки со стерилизованным продуктом подогревают до 90 °С, затем они поступают в секцию стерилизации, в которой нагреваются до температуры (117±1)°С с выдержкой (13±1) мин и охлаждаются водой в секциях охлаждения до (45 ±5) °С. Охлажденные бутылки с продуктом направляют в камеру хранения для доохлаждения до 20 °С.
Особенности технологии отдельных видов стерилизованного молока, сливок и напитков приведены ниже.
Молоко стерилизованное «Провита» вырабатывается из высококачественного сырья, подвергнутого гомогенизации и одноступенчатой стерилизации в потоке с последующим охлаждением и асептическим розливом в пакеты. Массовая доля жира в продукте составляет 1,5; 2,5 и 3,2 %, кислотность не выше 20 ºТ. Для придания продукту профилактических и лечебных свойств используется бета-каротин и витамин С. Вырабатывается продукт на автоматизированных линиях «Элекстер» и «Стеритерм».
Срок хранения стерилизованного молока «Провита» при температуре от 1 до 20 ºС в пакетах из полимерного материала – 10 сут, в пакетах из комбинированного материала – 1 месяц.
Молоко шоколадное стерилизованное вырабатывается из высококачественного термоустойчивого сырья с добавлением какао, сахара, стабилизатора, подвергнутого очистке, пастеризации, гомогенизации и одноступенчатой стерилизации в потоке с последующим охлаждением и асептическим розливом в пакеты. Массовая доля жира в продукте составляет 1,5; 2,0; 2,5 и 3,2 %. Вырабатывается на всех типах автоматизированных линий по производству стерилизованного молока.
Срок хранения стерилизованного шоколадного молока при температуре от 0 до 20 ºС – 4 месяца, от 20 до 30 ºС – 2 месяца.
Сливки стерилизованные «Вологодские» вырабатываются из высококачественных термоустойчивых нормализованных сливок, подвергнутых гомогенизации и одноступенчатой стерилизации в потоке с последующим охлаждением и фасованием в асептических условиях в пакеты из комбинированного материала. Массовая доля жира в продукте составляет 8; 10; 15 и 20%. Выработка стерилизованных сливок «Вологодские» осуществляется на всех типах автоматизированных линий по производству стерилизованного молока.
Срок хранения продукта при температуре от 0 до 20 ºС – 3 месяца.
Коктейль молочный стерилизованный вырабатывается из высококачественного термоустойчивого сырья с добавлением ароматизаторов, сахара, красителей. Вырабатывают продукт с массовой долей жира 3,2; 2,5; 2,0; 1,5 % и нежирный с использованием всех типов автоматизированных линий по производству стерилизованного молока.
Срок хранения молочного стерилизованного коктейля при температуре от 0 до 10 ºС в пакетах из полимерных материалов – 15 суток, в пакетах из комбинированного материала и стеклянных бутылках – 6 месяцев; при температуре 20 ºС – соответственно 10 суток и 3 месяца.
Напитки молочные стерилизованные (разработанные ВНИМИ) вырабатываются из смеси нормализованного молока с добавлением вкусовых и ароматических веществ с последующей стерилизацией в потоке. В зависимости от используемых добавок напитки выпускают следующих видов: кофейный, ванильный, малиновый, клубничный, банановый. Продукты фасуют в полиэтиленовые пакеты. Массовая доля жира в готовом продукте – 2,5 %, сахара – 9 %. Срок хранения – 10 суток. Температура хранения от 1 до 20 °С. Для производства напитков используют оборудование «Элекстер» и типа «ВТИС».