Склад та властивості молока
Сировиною для всіх молочних виробів є натуральний про-дукт-молоко тварин: корів, кіз, овець, верблюдів, кобилиць т. і. Але найбільше молока отримують від корів. Тому вся молочна промисловість саме і призначена для переробки коров'ячого молока. Хоча свіже або парне молоко саме є найбільш цінним харчовим продуктом, але умови його зберігання диктують технологічні засоби обробки для того, щоб цей продукт дійшов до споживача. З молока готують цілий ряд молочних продуктів-молоко пастеризоване, молоко стерилізоване, вершки, кефір, сметану, сир м'який (творог), сири тверді, вершкове масло, молоко згущене та сухе, та цілий ряд інших продуктів.
Заводи для виготовлення нестійких продуктів (молоко пастеризоване, кефір, простокваша (кисле молоко), вершки та ін.) розташовані головним чином в місцях споживання (міські молочні заводи), заводи по виготовленню вершкового масла, молочних консервів, твердих сирів та ін., головним чином — в місцях виробництва молока.
СКЛАД МОЛОКА. Молоко утворюється в молочній залозі тварин і містить: води — (87...89)%, сухих речовин — (11...13)% в числі яких жиру — (2,8...6,0)%, білків — (2.5...4,8)%, цукру (лактоза) — (4,0...4,6)% та мінеральних речовин (солей) — (0,6...0,9)%. У молоці містяться також ферменти, вітаміни, пігменти. Молоко — слабо-кислий розчин (рН=6,6) і звертається під дією сичужного ферменту, хлористого кальцію, пепсину та інших речовин. Температура кипіння молока 100,2 °С і замерзання — біля -0,6 °С. В'язкість, поверхневий натяг та теплоємність при 20 °С складають 1,75 Па , 43,5 Н/м, 3,89 Дж/(кг ) відповідно.
При переробці молока вихід основного відходу — сироватки складає біля 90% від загального об'єму молока. В сироватку при переробці молока переходить до 50% сухих речовин (СР), яких вона містить (4,2...7,5)%. Густина сироватки складає (1018... 1027) кг/м. Сироватка містить лактозу, мінеральні речовини і молочний жир. Сироватку в залежності від виготовляємого продукту називають підсирною (солодкою), творожною (кислою), казеїновою.
Сироватку використовують поки що для виробництва лимонної кислоти (32,4 кг із 1 т сироватки), кровозамінювачів, лікарських препаратів, продуктів дитячого харчування, морозива, на-
поїв, молочно-білкових концентратів, сиропів тощо. Перелічені продукти готують на основі молочно-білкових концентратів, одержаних із сироватки методами мембранної технології (ультра і діафільтрація, електродіаліз). Молочно-білкові концентрати одержують в рідкому (9,0...19)% СР та сухому (95% СР) вигляді. Електролізна обробка сироватки дає змогу значно демінералізу-вати її і одержати знесолений розчин лактози, переробка якого дозволяє одержати молочний цукор підвищеної чистоти. Крім того, відокремлення солей натрію, калію, магнію та фосфору дає змогу одержати продукти — аналога жіночого молока. Непере-роблену сироватку використовують для виготовлення кормів, при виробництві деяких сортів хліба, тощо.
Вихід сироватки можна розрахувати за формулою:
де , , — концентрація сухих речовин в готовому продукті, молоці та сироватці відповідно.
Вмістом білків, жира, лактози, мінеральних речовин і вітамінів обумовлено харчову цінність молока. Всі складові частини в ньому знаходяться в легкозасвоюємній формі. Академік І.П. Павлов, вивчаючі харчову цінність молока та властивості його щодо засвоєння в порівнянні з іншими харчовими продуктами, прийшов до висновку про те, що молоко — це їжа, виготовлена самою природою, і відрізняється від інших харчових продуктів. Молоко і молочні продукти повинні складати одну третину добової потреби людини в їжі. Із цих розрахунків людина щодоби повинна споживати молока і молочних продуктів в перерахунку на молоко біля 1,5 л.
Молоко не тільки забеспечує організм білками, жирами, вуглеводами, вітамінами, мінеральними солями, але і покращує засвоєння організмом, білків, жирів, і мінеральних речовин рослинного походження. Крім цього, з молоком і молочними продуктами в організм людини надходять мікроелементи, що необхідні для нормального обміну речовин (цинк, йод, фтор, кобальт, залізо, мідь і інші). Склад молока залежить в основному від породи і віку тварини, стадії лактаційного періоду, кормління та умов утримання. В сухому залишку молока, вміст якого (11... 13)%,
знаходяться всі складові частини молока — білки, жир, молочний цукор (лактоза), мінеральні речовини.
БІЛКИ МОЛОКА уявляють собою складні органічні сполуки, які включають в себе різні амінокіслоти. В молоці білки знаходяться в колоїдному стані і можуть бути відокремленні в вигляді осадку, згустку. Всього в молоці нараховують біля 16 різних білкових речовин, з яких головними є казеїн (декілька фракцій — біля 80% загальної кількості білків), білки сироватки (альбуміни, глобуліни — біля 16%), низькомолекулярні білки (протеази, пептони, поліпептиди, захисні речовини, тощо), білки оболонок, жирових кульок і ферментів.
КАЗЕЇН присутній в молоці в вигляді казеїнаткальцію фосфатного комплексу і є сумішшю декількох фракцій, в тому числі альфа (а), бета ф), гама (у). Кожна фракція відрізняється одна від одної за складом та властивостями.
Під дією кислот або сичужного ферменту казеїн осідає. Цю властивість казеїну використовують при виробництві різних молочних продуктів (кисломолочний сир (творог), сир, рідкі кисломолочні продукти та ін.). При нагріванні до 90 °С та навіть при кип'ятінні молока казеїн практично не змінюється. Під дією протеолітичних ферментів, наприклад в сироварінні, казеїн, як інші білки, розщеплюється на складові частини.
Альбумін присутній в молоці в основному у вигляді альфа лактоальбуміну. Він розчинюється в воді та не осаджується кислотою та сичужним ферментом. При нагріванні до (70...75) °С альбумін випадає в осадок.
Глобулін — знаходиться в молоці в основному в виді беталак-тоглобуліну. Він також розчинюється у воді і осаджується кислотою та сичужним ферментом. При нагріванні підкисленого розчину до 80 °С глобулін випадає в осадок.
Низькомолекулярні білки присутні в молоці в незначній кількості у вигляді протеаз, пептонів, поліпептидів, захисних речовин та антитіл.
Білки оболонок жирових кульок складають 0,1 г на 100 г жиру. Вони не звертаються при нагріванні.
Молочний жир являє собою складний ефір гліцерину та різних жирових кислот (більше 60%). Жир в молоці знаходиться у вигляді дрібненьких жирових кульок розміром (2...5) мк. В 1 мл молока міститься біля 4 млрд. жирових кульок. Білкова оболонка, яка оточує жирові кульки, стабілізує їх, тому в молоці вони не зли-
паються. У свіжевидоєнному молоці молочний жир знаходиться в рідкому стані, в охолодженому — в твердому. Молочний жир легко піддається дії ферменту ліпази, променів світла, розчинів кислот і лугів. Всі зміни молочного жиру можна згрупувати таким чином: гідроліз (розщеплення на гліцерин та жирні кислоти), окислення (ненасичених жирних кислот), згіркнення з утворенням легких (масляної, капронової га інш.) жирних кислот.
В молочному жирі в розчиненому вигляді містяться також фосфатиди, стерини, пігменти та вітаміни.
Молочний цукор (лактоза) — С Н О складається із глюкози та галактози. В молоці вона знаходиться у двох формах, альфа і бета в визначеному співвідношенні. Обидві форми можуть переходити одна в одну. Розчинність лактози у воді залежить в першу чергу від температури і з її підвищенням розчинність теж підвищується.
Лактоза відіграє велику роль в технологічних процесах виробництва ряду молочних продуктів. У процесі життєдіяльності мікроорганізмів проходить зброджування молочного цукру до молочної кислоти, яка переводить молоко з рідкого стану в геле-подібний з властивим кисломолочним смаком і запахом.Утворен-ня згустку пов'язано з порушенням колоїдного стану молока. Ця властивість використовується у виробництві кисломолочних продуктів і деяких видів сирів. Молочна кислота утворюється при збродженні молочного цукру, гальмує ріст гнилістних бактерій.
Нагрівання до температури кипіння і довгочасне витримування молока при цій температурі викликає його побуріння. Це проходить в результаті взаємодії лактози з білками молока та утворення меланоідінових сполук. Цими властивостями користуються при виготовленні топленого молока і рідких дієтичних молочних продуктів з особливим присмаком (ряжанка тощо).
Мінеральні речовини (солі) в молоці містяться у незначній кількості, але відіграють виключну роль в виробництві молочних продуктів. В молоці містяться солі органічних та неорганічних кислот (кальцію, калію та фосфору, магнію). Мідь, марганець, кобальт, йод, цинк, залізо, та інші мікроелементи (більше 15) молока відіграють визначну роль в життєдіяльності організму. Солі молока, які знаходяться в розчиненому стані, впливають на термостабільність молока при виробленні стерилізованого молока, дії сичужного ферменту в сироварінні, згущенні молока з цукром та інших.
Вітаміни. Молоко є важливим джерелом вітамінів. В ньому присутні жиророзчинні вітаміни А, групи Д, Е і водорозчинні вітаміни
yjim 577
групи В, РР, С та ін. Вміст їх в молоці і молочних продуктах змінюється в залежності від періоду лактації, кормового раціону тварин, засобів теплової обробки молока і умов його зберігання.
Ферменти — це хімічні речовини білкової природи, які прискорюють процес обміну речовин у живому організмі. В сирому молоці знаходяться такі ферменти: ліпаза, пероксидаза, каталаза, фосфотаза, редуктаза. Ферменти відіграють велику роль у процесі обробки молока і переробки його на молочні продукти.
Ліпаза — фермент, який розщепляє жир до гліцерину та жирних кислот. В молоко вона попадає з молочної залози або утворюється в процесі життєдіяльності ряду мікробів. При пастеризації молока ліпаза руйнується. В процесі зберігання пастеризованого молока навіть при низьких температурах протягом (24.. .30) годин збільшується активність ферментів. Наявність фермента в маслі, сирі, сухому незбираному молоці визиває їх швидке псування.
Пероксидаза — фермент, який прискорює окислювальні процеси. В молоко вона потрапляє з молочної залози. При пастеризації молока пероксидаза руйнується. На цій властивості і заснована проба на пастеризацію молока.
Каталаза — фермент, який прискорює розклад перекису водню. Активність цього ферменту підвищується в молоці тварин, хворих маститом. Проба на каталазу дозволяє виявити цю хворобу.
Фосфотаза — фермент, який каталізує розпад ефірів до фосфорної кислоти. В молоко вона потрапляє теж з молочної залози. Теплова обробка молока повністю інактивує фосфотазу. На цій її властивості засновано пробу на пастеризацію молока.
Редуктаза — відновлюючий фермент, здатний знебарвлювати метиленову синьку, добавлену в молоко. Ця властивість фермента використовується для визначення загальної кількості мікроорганізмів в молоці, оскільки бактерії в процесі своєї життєдіяльності виділяють велику кількість редуктази. Підвищення швидкості знебарвлення метиленової синьки знаходиться в прямій залежності від кількості мікроорганізмів в молоці.
Властивості молока. Кислотність обумовлена наявністю в молоці білків, фосфорнокислих солей, молочної і лимонної кислот. Визначають активну і загальну кислотність.
Активна (істинна) кислотність виражається величиною рН, яка у свіжого (парного) незбираного натурального молока коров'ячого дорівнює рН = (6,7...6,64). Ця відносна стабільна величина, що обумовлена буферністю молока.
Загальна (титруєма) кислотність обумовлена наявністю в свіжім молоці газів, білкових речовин та солей органічних та неорганічних кислот. Загальну кислотність визначають титруванням молота лугом у присутності індикатора (Імл розчину лугу, який пішов на нейтралізацію кислоти, відповідає одному градусу кислотності за Тернером). Титруєма кислотність свіжевидоїного незбираного молока відповідає (16... 18)є Т.
Складові частини молока впливають на кислотність свіжевидоїного коров'ячого молока. Білки обумовлюють (4...5) °Т, од-нозамінні фосфорнокислі та лимонні солї — (10... 11) °Т, молочна, лимонна кислоти та гази — (2...3) °Т. Кислотність свіжого молока залежить від умов відгодівлі скотини: кислі трави підвищують кислотність. Молоко підвищеної кислотності (24...25) °Т звертається при нагріванні до (ЗО...95) °С та не може бути використане у виробництві.
Оскільки складові частини молока знаходяться в ньому в різному фізичному стані, що ці особливості використовують при його переробці: сепарування, фільтрування, тощо.
Фізичні властивості молока впливають на вибір ступенів нагрівання, охолодження, заморожування, сквашування.
Густина молока залежить від густини його складових частин. Зі збільшенням вмісту білків, вуглеводів та солей, густина молока підвищується. В'язкість молока обумовлена присутністю в ньому сухих речовин. Зміна колоїдного стану у першу чергу змінює величину в'язкості молока. Теплові властивості молока також залежать від вмісту в ньому сухих речовин та фізичного стану жиру.
Бактерицидні властивості. Свіжевидоєне (парне) молоко містить бактерицидні речовини білкової природи та має бактерицидні властивості. Живі клітини (мікроорганізми), потрапляючи у таке молоко, не тільки не розмножуються, але навіть поступово гинуть в ньому. Період, протягом якого у свіжовидоєному молоці не розвиваються мікроорганізми, називається бактерицидним. Довгочасність бактерицидної фази молока залежить від санітарно — гігієнічних умов одержання молока та температури його зберігання.
При підвищенні температури парного молока довгочасність бактерицидної фази різко знижується, а при нагріванні його до 70 °С бактерицидні властивості молока зникають. Миттєво профільтроване охолоджене молоко (до 1...3) °С може зберігати-і ся практично без зміни його хімічних та фізичних властивостей До 48 годин з моменту доїння.