Первичная обработка и технология приготовления основных продуктов из молока

       ВВЕДЕНИЕ

       Молоко  представляет собой биологическую  жидкость сложного химического состава, выделяемую молочной железой самок млекопитающих. Оно служит полноценной и незаменимой пищей для новорожденных животных, а также необходимым продуктом питания для человека любого возраста. Молоко содержит все необходимые для жизнедеятельности организма питательные вещества.

       Благодаря воздействию человека на организм сельскохозяйственных животных многих видов от них стали получать молока больше, чем требуется для вскармливания детеныша, молоко начали использовать в питании населения и для производства молочных продуктов. Молоко используют в кондитерской и хлебопекарной промышленности, а также как источник для получения отдельных его компонентов, применяемых в фармацевтической, авиационной (казеиновый клей) и других отраслях промышленности.  
 Возрастающее значение молока как полноценного продукта питания и промышленного сырья привело к увеличению спроса на него. Поэтому производство молока — одна из важнейших отраслей сельского хозяйства. Во многих странах молоко составляет значительную долю в сельскохозяйственном  валовом продукте.         

       Благодаря особому составу молока, хорошей  перевариваемости его составных  частей, высокой усвояемости белков, жиров и углеводов молоко обладает диетическими свойствами. Кроме того, оно принимает участие в регулирование кислотно-щелочного равновесия в организме. В химической, металлургической и других вредных отраслях промышленности рабочие обязательно получают молоко в целях охраны здоровья. Молочный белок является важным защитным фактором, так как он, обладая амфотерными свойствами, связывает пары кислот и щелочей, нейтрализует ядовитые тяжелые металлы (следы) и другие вредные для здоровья вещества. Находящиеся в молоке кальций, фосфор и витамины предотвращают развитие авитаминозов.

       Первичная обработка молока

       Основные  условия и оборудование для первичной  обработки молока

       Получать  на фермах молоко, не содержащее бактерий, даже при соблюдении всех требований гигиены практически не возможно. Поэтому для сохранения свойств свежевыдоенного молока необходимо предупредить  размножение проникших в него микробов. С этой целью молоко подвергают первичной обработке: очищают от механических примесей, охлаждают и хранят при низкой температуре до отправки на молочный завод. В хозяйствах, неблагополучных по инфекционным заболеваниям коров, а так же при реализации потребителю молоко пастеризуется. 

       Очистка молока от механических примесей

       Удаление  из молока механических примесей (волос, частицы корма, подстилки и др.) сразу после выдаивания – важный фактор в повышении его гигиенического качества.

       Наиболее  простым способом очистки молока от примесей на фермах является фильтрование. При доении в переносные ведра  для этой цели используются цедилки. Основной рабочей частью цедилки является фильтр из марли, фланели, синтетической ткани или нетканого материала.

       В обычной цедилке фильтр расположен перпендикулярно потоку молока. Поэтому выливаемое в цедилку молоко разбивает и размывает загрязнения до мельчайших частиц, которые легко проходят через поры фильтра. Чтобы уменьшить загрязнения молока, фильтры из марли, лавсана и фланели необходимо периодически промывать, а фильтры разового использования заменять новыми. Размывание загрязнений уменьшается, если фильтр по отношению к сливаемому молоку располагается под острым углом и фильтрование осуществляется по касательной.

       При доении на установках с молокопроводом для очистки молока применяют трубчатые фильтры, в которых фильтрующий элемент из синтетической ткани и нетканого материала надевается на специальную направляющую. В данном случае поток молока на фильтр поступает частично по касательной. При доении коров на доильной установке «елочка» для удобства смены фильтрующего элемента и повышения эффективности очистки трубчатый фильтр следует устанавливать в вертикальном положении.

       Наиболее  совершенный способ очистки молока от механических загрязнений–центробежный с использованием сепараторов–молокоочистителей. Под действием центробежной силы молоко очищается не только от механических частиц, но и от слизи, форменных элементов и соматических клеток, которые появляются в молоке при заболевании коров маститом. 
 
 

       Охлаждение  молока.  

         В сборном молоке при температуре  30–32ºC через 1 час после выдаивания число микробов увеличивается в 2 раза. Чтобы этого не происходило, молоко следует охлаждать сразу после выдаивания. Сдача парного молока на молочные заводы, особенно с высокой начальной обсемененностью, в теплое время года не допускается.

       Чем меньше первоначальная бактериальная  обсемененность и ниже температура охлаждения молока, тем дольше сохраняется его качество. При охлаждении молока сразу после выдаивания до 8 ºC  бактериальная обсемененность остается на уровне первоначальной в течение 12 часов. Через 18 часов общее количество микробов увеличивается в 1,5 раза, через 24 часа достигает предела  требований для молока первого класс по рудуктазной пробе. Число психрофильных бактерий в течение суток увеличивается в 1,5 раза, титруемая кислотность и pH остаются в норме.

       При хранении молока при 4–5ºC в течении суток количество микробов, число кисломолочных и  психрофильных бактерий увеличивается соответственно на 15, 20 и 9,5%. Одновременно на 12 % повышается содержание свободных жирных кислот. При увеличении продолжительности хранения молока, охлажденного до 4–5ºC, размножение и рост проникшей в него микрофлоры продолжается. 

       Качество  молока в зависимости

       от  продолжительности хранения на ферме  при 4–5ºC

       Для рационального использования большеобъемных резервуаров–охладителей для хранения молока возникает необходимость смешивания охлажденного а парного молока, получаемого за 2–3 дойки. При этом важную роль играет температура во время смешивания и первоначальная бактериальная обсемененность продукта. Если количество бактерий в смешиваемом молоке  невысокое и температура смешивания молока в течении дойки не превышает 12 ºC с последующим охлаждением его до 4–5 или 8ºC, то качество молока не ухудшается.

       При хранении молока на ферме до 12 часов  его целесообразнее охлаждать до 8ºC. Если молоко на ферме остается 24 часа и более, его охлаждают до 4–5ºC. Однако хранить на ферме молоко более суток не следует , так как и при этой температуре в молоке продолжают размножаться микробы, способные вызвать в нем пороки.

       Современные холодильные агрегаты и резервуары–охладители  устанавливают в отдельных помещения. Это отвечает требованиям гигиены молока и техники безопасности.

       Для повышения эффективности охлаждения молока в резервуарах его нужно хорошо перемешать. Включение в работу холодильной машины резервуаров–охладителей с непосредственным испарением  может быть произведено только после того, как уровень молока достигает лопастей мешалки, способной его перемешивать. В противном случае молоко будет примерзать к стенкам резервуара. Приточные охладители можно устанавливать и соединять между собой в различных комбинациях и использовать одновременно один или два вида хладоносителей.   
 
 

      СОСТАВ  МОЛОКА

      В коровьем молоке содержится в среднем 87% воды и 13% сухих веществ, из которых более 12% составляют органические вещества и менее 1% неорганические. В молоке найдено свыше 100 различных компонентов, определяющих его биологическую ценность. 

    Химический состав молока коровы, %

    Диапазон  колебаний в содержании отдельных  компонентов молока зависит от размера их частиц, а именно колебания в содержании тех или иных компонентов будут в меньшей степени выражены, чем меньше их частицы по размерам. Несмотря на изменяемость состава молока, отдельные компоненты его находятся в определенном соотношении, которое может нарушаться при заболевании животных, при микробиологических и других процессах, происходящих в молоке.

       СЫРОДЕЛИЕ

       Состав  и свойства сыра

       Сыр представляет собой пищевой продукт, вырабатываемый из молока путем коагуляции белков, обработки полученного белкового сгустка и последующего созревания сырной массы. При созревании все составные части сырной массы подвергаются глубоким изменениям, в результате которых в ней накапливаются вкусовые и ароматические вещества, приобретаются свойственные данному виду сыра консистенция и русинок.

       Среди продуктов питания сыр занимает одно из первых мест по пищевой и энергетической ценности. Пищевая ценность сыра определяется высоким содержанием в нем белка, молочного жира, а также минеральных солей и витаминов в хорошо сбалансированных соотношения и легкопереваримой форме. В 100 г полножирного сыра содержится 28–30 г белка, 32–33 г жира, около 1 г кальция, 0,8 г фосфора. В сыре содержится большое количество свободных аминокислот, в том числе все незаменимые, свободные жирные кислоты, в том числе ненасыщенные.

       Для профилактики и лечения желудочно-кишечных дисбактериозов вырабатывают сыры, содержащие бифидобактерии.

       Важной  особенностью сыра как пищевого продукта является его способность к длительному хранению. Так, выработанные по традиционной технологии сыры швейцарский, советский, голландский, рассольный и другие могут хранится при минусовых температурах в течение нескольких месяцев.     

       Требования  к качеству молока в сыроделии

       Сыроделие представляет собой особые требования к качеству молока.

       Молоко  должно иметь чистые вкус и запах, быть без посторонних, не свойственных свежему молоку привкусов и запахов. По внешнему виду и консистенции оно должно представлять собой однородную жидкость без осадков и хлопьев, цветом от белого до слабо-желтого.

       Сыропригодному  молоку свойственны определенные физико-химические и гигиенические показатели. Так, плотность молока должна быть не менее 1027 кг/м³, титруемая кислотность –16–18ºT, массовая доля жира– не менее 3,2%, белка– не менее 3,0%. Температура поступающего на завод молока должна быть не выше 10ºC. Высокие требования предъявляют к молоку по гигиеническим показателям: степени чистоты, бактериальной обсемененности, наличию ингибирующих веществ, количеству спор мезофильных анаэробных лактатсбраживающих маслянокислых бактерий; определяют класс молока по сычужно-бродильной пробе, количеству соматических клеток.

         На выработку сыра направляют  молоко с оценкой по степени  чистоты по эталону не ниже  Ι группы; бактериальной обсемененностью по пробе на редуктазу не ниже Ι класса, т.е. в 1 см³ молока должно содержаться не более 500 тыс. клеток бактерий.

       Молоко  с наличием веществ, ингибирующих рост молочнокислых микроорганизмов (остатков моющих и дезинфицирующих средств, консервантов, антибиотиков, химических средств защиты животных и растений), не допускается перерабатывать на сыр.

       Молоко  не должно содержать значительного  количества газообразующей микрофлоры (маслянокислые бактерии, кишечная палочка): кишечная палочка вызывает ранее вспучивание сыров, маслянокислые бактерии – позднее вспучивание.

       Одно  из важнейших свойств молока–способность свертываться под действием сычужного  фермента. Часто свертывание молока происходит медленно, для ускорения его требуются увеличенный дозы сычужного фермента; в таком молоке, называемом сыжучно-вялым, плохо развиваются микроорганизмы. Для характеристики молока по его способности свертываться сычужным ферментом и определения бактерий группы кишечных палочек проводят сычужно-бродильную пробу, основанную на контроле качества сгустка. По результатам  сычужно-бродильной пробы молоко делят на три класса. Для производства сыра пригодно молоко Ι и ΙΙ классов.

       Многие  заболевания коров приводят к  изменению состава и свойств  молока, поэтому по действующим санитарным и ветеринарным правилам сдача молока от больных коров на заводы категорически запрещается.

       Непригодно  на сыр молоко, получаемое в хозяйствах, неблагополучных по бруцеллезу, туберкулезу, ящуру и сальмонеллезу.

       Приемка молока заключается в определении массы молока и его качества и в проведении сортировки. После перемешивания молока определяют его органолептические показатели: запах, цвет, консистенцию и измеряют температуру. Отбирают пробу молока. Оценку вкуса проводят только после кипячения пробы. Ежедневно в пробах молока от каждой партии определяют кислотность, группу чистоты, массовую доля жира, плотность и число соматических клеток. В пробах молока от каждого поставщика определяют класс молока по сычужно-бродильной пробе, наличие в молоке веществ, ингибирующих рост кисломолочных микроорганизмов, количество спор мезофильных анаэробных лактатсбраживающих маслянокислых бактерий. При подозрении на фальсификацию молоко проверяют на натуральность. При этом дополнительно определяют массовую долю СОМО, а при необходимости–точку замерзания, присутствие аммиака, соды, перекиси водорода. На основании результатов органолептической оценки, а также физико-химических и гигиенических показателей устанавливают сыропригодность молока. 

       Резервирование и созревание молока

       Механизация и автоматизация производства сыра могут быть осуществлены только при использовании одинакового по составу и свойствам сырья. Однако состав и свойства партий молока, поступающих на завод, неодинаковы. С целью получения однородного сырья на сутки работы завода молоко резервируют.

       Резервирование  молока заключается в его хранении при температуре от 2 до 6 ºC не более 24 ч после дойки, очистки и охлаждения.

       Сыр нельзя вырабатывать из парного молока и охлажденного непосредственно после дойки до 4±2ºC. Поле дойки молоко находится в бактерицидной фазе; в таком молоке микрофлора не развивается. Для получения сыра высокого качества необходимо, чтобы свежее молоко созрело.

       На  созревание оставляют до 30% перерабатываемого  молока. Созревание молока заключается в выдержке его при температуре 10±2ºC в течение 12±ч с добавлением 0,1–0,3% или без добавления закваски молочнокислых бактерий. Во время созревания состав и свойства молока изменяются.

       Во  время созревания молока развиваются  молочнокислые бактерии, которые сбраживают молочный сахар с образованием молочной кислоты. Образующаяся молочная кислота содействует переходу гидрофосфатов кальция в более растворимые гидрофосфаты. Созревание молока сопровождается повышением титруемой кислотности (на 1–2 ºT) и понижением pH на 0,09±0,05. При снижении pH происходит частичная деминерализация мицелл казеина с образованием растворимых солей кальция в водной фазе молока. Увеличением числа свободных ионов кальция при одновременном снижении pH молока приводит к укрупнения мицелл казеина.

       При созревании молока происходит ферментативный распад белков (протеолиз), в результате чего в молоке увеличивается содержание различных азотистых соединений.

       Созревание  сопровождается снижением окислительно-восстановительных  потенциалов молока.

       Все эти изменения состава и свойств  молока при созревании положительно влияют на свертывание молока, развитие микробиологических и биохимических процессов в сыре и его качество. Значительно улучшается свертываемость молока сычужным ферментом, активнее развивается микрофлора закваски, что обеспечивает  нормальную обработку сгустка. При этом ускоряется выделение сыворотки  из зерна и энергичнее нарастает кислотность. Ускоряются процессы выработки и созревания молока. 

       Нормализация  молока

       Для получения стандартного по составу сыра молоко нормализуют. В нормализованном молоке необходимо добиться такого соотношения массовых долей жира и белка, чтобы обеспечить стандартное соотношение этих частей в готовом продукте. Регулируют это соотношение в сырье путем увеличения или уменьшения массовой доли жира в исходном молоке, для этого необходимо рассчитать массовую долю жира в нормализованном молоке по формуле  

                              Ж_н.м =К_р Б_м,

Где Ж_н.м -требуемая массовая доля жира в нормализованном молоке, %; К_р -расчетный коэффициент; Б_м -массовая доля белка в исходном молоке, %.

       Расчетный коэффициент определяется опытным  путем. Для этого проводят несколько  выработок сыра, устанавливая ориентировочную  жирность нормализованного молока при помощи таблицы, имеющейся в технологической инструкции по производству сыра. В исходном молоке определяют массовую долю белка, а в сыре после прессования – массовую долю жира в сухом веществе. Последняя должна быть на 1 или 1,5 % выше стандартной (с учетом того, что в результате посолки массовая доля жира в сухом веществе уменьшается).

       Нормализацию  молока проводят в потоке с использованием сепаратора – нормализатора или путем смешивания цельного молока с рассчитанной массой сливок или обезжиренного молока. 

       Пастеризация молока

       Проводят  пастеризацию молока для уничтожения  технически вредной для сыроделия  и патогенной микрофлоры, вирусов  и бактериофагов.

       В результате пастеризации изменяются нативные свойства молока. Происходит частичное  денатурация казеина, растворимые  гидро- и дигидрофосфаты кальция переходят в нерастворимую форму– фосфат кальция. При пастеризации денатурируют сывороточные белки при этом β-лактоглобулин образует комплекс с æ-казеином, в результате чего уменьшается атакуемость казеина сычужным ферментом. Вследствие этого, в свою очередь, ухудшается свертываемая способность молока под действием сычужного фермента. Денатурированные сывороточные белки при свертывании молока захватываются казеиновым сгустком, поэтому задерживается  обезвоживание, (так как сывороточные белки имеют более высокие гидратные свойства, чем казеин) и ухудшается качество сгустка.

       Продолжительность свертывания значительно увеличивается  с ростом температуры пастеризации. Поэтому в сыроделии приняты  не очень высокие температуры  пастеризации (от 70 до 72ºC) с выдержкой 20–25 с. В случае повышения бактериальной обсемененности молока допускается увеличение температуры пастеризации до 76ºC с той же выдержкой. Молоко пастеризуют непосредственно перед переработкой на сыр. Поскольку режимы пастеризации, применяемые в сыроделии, таковы, что споровые формы микроорганизмов и часть термофильной микрофлоры не уничтожаются, то целесообразно сочетать обработку молока  на сепараторе-бактериоотделителе  с последующей пастеризацией. Обработка молока на сепараторе-бактерио-отделителе позволяет очистить молоко от вегетативных клеток спорообразующих бактерий, термофильных микроорганизмов и спор маслянокислых бактерий. Такая очистка молока с последующей пастеризацией при температуре от 70 до 72 ºC снижает содержание общего числа бактерий на 99,9 % первоначального числа бактерий в молоке.

       Для пастеризации молока используют пластинчатые пастеризационно-охладительные установки, в которых молоко нагревают до температуры пастеризации, выдерживают и охлаждают до температуры свертывания.  
 
 

       Свертывание молока

       Для свертывания молока в сыроделии  применяют молокосвертывающие ферменты животного происхождения: сычужный фермент и пепсин, а также ферментные препараты на их основе.

       Сычужный  фермент получают из желудков (сычугов) молочных телят, ягнят и козлят. Он представляет собой смесь ферментов химозина (реннина) и пепсина. Количественное соотношение химозина и пепсина в сычужном ферменте зависит от возраста и индивидуальных особенностей животного. В сычужных телят 1–2 месячного возраста  преобладает ренин (70%), в дальнейшем соотношение ферментов меняется, и желудках взрослых животных содержится преимущественно пепсин. Промышленный препарат сычужного фермента содержит 30–40% пепсина. Используют его в виде порошка, состоящего из смеси сычужного фермента и хлорида натрия в таких пропорциях, что молокосвертывающая активность сычужного порошка составляет 100000 усл. ед. Молокосвертывающую активность определяют по количеству частей молока, свертываемых одной частью порошка при температуре 35ºC в течение 40 минут.

       Важные  условия для действия сычужного  фермента – кислотность и температура  молока.

       Кислотность молока. Оптимальная кислотность молока для действия сычужного фермента соответствует pH 6,0–6,3. При значении pH выше 6,5 фермент теряет активность. При созревании молока кислотность его повышается. При этом  pH приближается к значению, оптимальному для действия сычужного фермента. Поэтому зрелое молоко свертывается быстрее, чем свежее (pH 6,68).

       Температура молока. Оптимальная температура действия сычужного фермента 40–41 ºC . Однако в сыроделии эту температуру не применяют, потому что она выше оптимальной температуры развития лактококков (25–35 ºC). Кроме того, при температуре 40–41 ºC быстро образуется и уплотняется сгусток, прочность которого в 5 раз больше, чем сгустка, полученного при температуре 20 ºC, вследствие чего затрудняется его механическая обработка.

       В сыроделии обычно применяют температуру  свертывания молока 28–36 ºC.

       Пепсин получают из желудков взрослых животных: КРС, овец, коз, свиней и птицы (цыплят и кур). Свертывающая способность препаратов пепсина такая же, как и сычужного порошка. Активность пепсина усиливается в более кислой среде. Рабочие растворы пепсина для свертывания молока готовят на кислой (60–70ºT) пастеризованной сыворотки. 

       Формование  сыра

       Цель  формования сыра  – соединение сырных зерен в монолит, которому придают определенную форму, и выделение части межзерновой сыворотки. Важный фактор формирования сыра и получения плотной массы–   температура, поэтому, чтобы сырная масса на охлаждалась ее формируют быстро, а в помещении поддерживают температуру 18–20 ºC. В зависимости от вида вырабатываемого сыра применяют следующие способы формования: из пласта, наливом и насыпью.

       Формование  из пласта. Из сырного зерна получают пласт сырной массы. Этим способом формуют преимущественно твердые сыры с плотной однородной структурой сырной массы, с правильным рисунком, характеризующимся сравнительно крупными глазками округлой формы.

       Формование  насыпью. Осуществляют формование после удаления из аппарата выработки сырного зерна 60–70% сыворотки(от массы перерабатываемого молока). Зерно с оставшейся сывороткой подают на отделитель сыворотки, затем зерно заполняют в формы с помощью дозатора или без него.

       При этом способе формования практически невозможно(если не применять вакуум) получать сыры со сравнительно плотной структурой и правильным рисунком. Однако этот способ формования экономичен и высокопроизводителен.

       Формование  наливом. Применяют формование наливом в производстве сыров различных видов и особенно в производстве мягких сыров. Наиболее эффективно формование наливом в групповые или большие формы крупноблочных сыров, где отпадает необходимость в строгом дозировании сырной массы. Процесс ведут после удаления из аппарата выработки сырного зерна 50% сыворотки (от массы перерабатываемого молока), разливая по формам смесь зерна и оставшейся сыворотки. Смесь сырного зерна с сывороткой подается в формы, которые располагаются близко одна к другой. Заполняются сразу несколько форм.