Пастеризованные молочные продукты — это жидкие продукты, приготовленные из молока и сливок, предназначенные для непосредственного потребления. Эта группа продуктов включает в себя все виды пастеризованного молока в независимости от массовой доли жира (цельное, обезжиренное и др.) и различные типы сливок.
Кисломолочные продукты также входят в эту категорию, но поскольку они изготавливаются с помощью заквасочных культур микроорганизмов.
В большинстве стран обязательными этапами производства молочных продуктов для непосредственного потребления являются очистка, пастеризация и охлаждение.
Во многих странах гомогенизация является необходимой процедурой, в то время как в других ее не производят, поскольку хороший слой сливок рассматривается как показатель высокого качества. Деаэрация практикуется в некоторых случаях, когда в молоке содержится большое количество воздуха, а также когда в продукте присутствуют посторонние привкусы и запахи. Это может произойти, например, если корм скота содержит растения семейства луковых.
Для производства молочных продуктов высокого качества необходимо обеспечить первоклассное сырье и грамотно спроектированные производственные линии. Должна быть обеспечена мягкая обработка, позволяющая сохранить ценные составляющие.
Микробиологические показатели молока, установленные стандартами Европейского союза (ЕС), обеспечивающими безопасность здоровья людей и животных, приведены в таблице 1.
Другой количественной мерой качества молока является число соматических клеток, которое может меняться в сыром молоке. Количество соматических клеток является критерием установления анормального молока. В общем случае директива ЕС устанавливает, что молоко считается нормальным, если количество соматических клеток составляет от 250 000 до 500 000 в мл. С января 1994 г. эти пределы были сужены; сырое молоко, предназначенное для продажи внутри стран ЕС, не должно содержать более 400 000 соматических клеток в мл.
Технология питьевого пастеризованного молока
В зависимости от законодательных норм и постановлений, действующих в данном государстве и на конкретном молочном заводе, состав технологических линий для производства питьевого молока может быть модифицирован. Например, нормализация по жиру (в случае применения) может выполняться в виде предварительной нормализации, заключительной нормализации или прямой нормализации. Гомогенизация может быть полной или частичной и т. д.
Самым простым процессом является пастеризация цельного молока. Производственная линия состоит из пастеризатора, буферного танка и упаковочной машины. Процесс усложняется, если необходимо производить несколько видов питьевого молока (или сливок), т.е. цельное молоко, обезжиренное молоко и нормализованное молоко с различным содержанием жира, а также сливки с различным содержанием жира.
Таблица 1
Стандарты ЕС для количества микроорганизмов в молоке, действующие с января 1993 г.
|
Продукт |
Количество микроорганизмов |
|
|
(колониеобразующих единиц/мл) |
||
|
Сырое молоко |
< 100 000 |
|
|
Сырое молоко, хранящееся в силосе на молочном заводе более 36 часов |
<200 000 |
|
|
Пастеризованное молоко |
<30 000 |
|
|
Пастеризованное молоко после выдержки в течение 5 дней при температуре 8 °С |
< 100 000 |
|
|
ВТО и стерилизованное молоко после термостатирования в течение 15 дней при |
||
|
температуре 30°С |
< 10 |
|
Исходные данные для установки, описание которой приведено ниже:
• Сырое молоко
— массовая доля жира 3,8%
— температура 4°С
• Нормализованное молоко
— массовая доля жира 3.0%
— температура 4°С
• Нормализованные сливки
— массовая доля жира 40%
— температура 5 °С
• Производительность завода
— 20 000 л в час — 7 часов в день.
На рис.1 показан типичный ход процесса на линии по производству питьевого молока. Молоко поступает на установку через балансный танк (1) и подается насосом в пластинчатый теплообменник (4), где предварительно нагревается перед поступлением в сепаратор (5), в котором разделяется на обезжиренное молоко и сливки.
Содержание жира в сливках после сепаратора устанавливают на требуемом уровне, а затем поддерживают на этом уровне, независимо от средних изменений содержания жира и интенсивности потока поступающего молока. Содержание жира в сливках обычно устанавливают 35 или 40% для взбитых сливок, но его можно установить на другом уровне — например, для производства масла или других типов сливок. Установленное один раз, содержание жира в сливках удерживается постоянным посредством системы регулирования, состоящей из датчиков расхода (7) и плотности (8); регулирующих клапанов (9) и системы управления для системы нормализации.
В этом примере используется частичная гомогенизация т.е. обрабатываются только сливки. Достоинство этой системы состоит в том, что она может функционировать с небольшим гомогенизатором (12) и. таким образом, потреблять меньше энергии, и обеспечивать высокий эффект гомогенизации.
Принцип работы системы, следующий: после прохождения через нормализующее устройство поток сливок разделяется на две части. Одна, с соответствующим почасовым объемным выходом для получения питьевого молока с требуемым содержанием жира, поступает в гомогенизатор, а другая, избыточная часть, направляется на установку для переработки сливок. Так как содержание жира в сливках, подлежащих гомогенизации, должно составлять не более 10%, обычные сливки, т.е. с массовой долей жира 40%, перед гомогенизацией должны быть «разбавлены» обезжиренным молоком. Производительность гомогенизатора тщательно рассчитывается и фиксируется на определенном уровне расхода.
При использовании частичной гомогенизации гомогенизатор также присоединен к линии обезжиренного молока, так что в нем всегда имеется достаточное количество продукта для надлежащего функционирования. Таким образом, относительно низкий поток сливок компенсируется обезжиренным молоком до номинальной производительности. По ходу гомогенизации сливки с содержанием мол. жира 10% в конечном итоге смешиваются внутри производственной линии с дополнительным количеством обезжиренного молока для достижения массовой доли жира 3% перед пастеризацией. Молоко, теперь уже с нормализованным содержанием жира, подается насосом в секцию нагрева теплообменника, где оно пастеризуется. Необходимое время выдержки обеспечивается изолированной трубой выдержки продукта (14). Температура пастеризации постоянно записывается.
Насос (13) является вспомогательным. Он повышает давление пастеризованного продукта для предотвращения попадания в него непастеризованного продукта или сервисных сред в случае образования течи в теплообменнике.
Если температура процесса пастеризации внезапно падает, это регистрируется датчиком температуры. Сигнал приводит в действие отводной клапан (15), и молоко перетекает обратно в весовой бак.
После пастеризации молоко поступает в охладительную секцию теплообменника, где оно регенеративно охлаждается поступающим необработанным молоком, а затем в охладительную секцию, где оно до охлаждается ледяной водой. После чего холодное молоко подается насосом в упаковочные машины.
Нормализация
Цель нормализации состоит в получении молока с определенной, гарантированной массовой долей жира, различающейся в зависимости от требований стандартов данной страны. Традиционные значения составляют 1,5% для молока с низким содержанием жира и 3% для молока стандартной категории, но также встречается молоко с таким низким содержанием жира, как 0,1 и 0,5%. Содержание жира является важным экономическим фактором. Следовательно, нормализация молока и сливок должна выполняться с высокой точностью.
Возможные варианты системы непрерывной нормализации молока по содержанию жира рассматривались в главе “Центробежные сепараторы и нормализация молока по содержанию жира».
Пастеризация
Вместе с правильным охлаждением пастеризация, проведенная с корректным охлаждением, является одним из наиболее важных процессов обработки молока. При правильном выполнении эти процессы позволяют получить молоко с длительным сроком хранения.
Температура и время выдержки являются очень важными факторами, которые должны быть строго оговорены в зависимости от требований к качеству молока, его срока хранения и т. д. Температура пастеризации для гомогенизированного молока, подвергнутого кратковременной высокотемпературной и стандартной категории, обычно составляет 72-75 °С для 15-20 сек.
Режимы процесса пастеризации для конкретной страны определяются местным законодательством. Общее требование состоит в том, что термообработка должна обеспечивать разрушение нежелательных и всех патогенных микроорганизмов без ущерба для качества продукта.
Гомогенизация
Цель гомогенизации состоит в измельчении или мелком распределении жировых шариков в молоке, чтобы избежать отслаивания сливок. Гомогенизация может быть полной или частичной. Частичная гомогенизация является более экономичным решением, поскольку можно использовать гомогенизатор меньшего размера.
Определение эффективности гомогенизации
Гомогенизация всегда должна быть достаточно эффективной для предупреждения образования сливок. Полученный результат можно проверить, определив показатель гомогенизации, который можно найти по способу, описанному в следующем примере.
Проба молока хранится в градуированном мерном стакане в течение 48 часов при температуре 4-6°С. Верхний слой (1/10 всего объема) откачивается, а оставшийся объем (9/10) тщательно перемешивается, а затем определяется массовая доля жира в каждой фракции Различие содержания жира между верхним и нижним слоями, выраженное в процентном отношении к верхнему слою, принимается за показатель гомогенизации.
Например: если массовая доля жира составляет 3,15% в верхнем слое и 2.9% в нижнем слое, показатель гомогенизации будет (3,15 — 2.9) х 100 : 3,15 = 7,9. Показатель гомогенизированного молока должен быть в интервале от 1 до 10.
Сохранение качества пастеризованного молока
Высокая чувствительность молока к наличию микроорганизмов, посторонних химических веществ (Сu, Fe и т.д.), так же как и к воздействию света (особенно если оно гомогенизировано), обусловлена составом молока.
Следовательно, наиболее важными являются обеспечение завода высококачественным моющим оборудованием (CIP), а также использование моющих, дезинфицирующих средств и воды высокого качества.
После упаковки продукт необходимо защищать от воздействия как дневного света, так и искусственного освещения. Свет разрушительно влияет на многие питательные вещества, что может вызвать появление пороков вкуса.
Таблица 2
Изменение вкусовых характеристик и содержания витаминов под действием света при освещенности 1500 люкс
| Картонная упаковка | Бутылка |
|
Вкус Витамин |
Витамин |
Часы |
Вкус |
Витамин |
Витамин |
|
|
С |
В2 |
|
|
с |
В2 |
|
|
-1 % |
|
2 |
|
— 10% |
— 10% |
|
|
— 1,5% |
|
3 |
незначительно |
— 15% |
— 15% |
|
|
-2 % |
|
4 |
очевидно |
— 20% |
— 18% |
|
|
— 2,5% |
|
5 |
сильно |
— 25% |
— 20% |
|
|
— 2,8% |
|
6 |
сильно |
— 28% |
— 25% |
|
|
— 3 % |
|
8 |
сильно |
— 30% |
— 30% |
|
|
Без изменений -3,8% |
Без изменений |
12 |
сильно |
— 38% |
— 35% |
|
Измерено Институтом исследованиймолока приУниверситете Густаса Либега в Гессене (Германия) в 1988г.
Воздействие солнечного света на белки молока вызывает превращение аминокислоты метионин в метионал, в результате чего молоко приобретает “солнечный привкус». Процесс протекает в присутствии кислорода и при активном участии аскорбиновой кислоты (витамин С) и рибофлавина (витамин В2). Этот привкус не возникает в стерилизованном молоке, которое всегда гомогенизировано, вероятно, потому что витамин С расщепляется при нагревании, и компоненты S — Н сывороточных белков претерпевают химические изменения.
В таблице 2 показано влияние света на пастеризованное молоко в прозрачной стеклянной бутылке и в картонной упаковке. Первая потеря витамина происходит, когда молоко в прозрачной стеклянной бутылке подверглось воздействию света при освещенности 1500 люкс — среднее значение освещенности — в течение только двух часов. В непрозрачной картонной упаковке потери минимальны.
В результате воздействия света на молоко в бутылке в течение 4 часов вкусовые характеристики заметно изменяются в отличие от молока в картонной упаковке.
Срок хранения пастеризованного молока
Срок хранения пастеризованного молока по существу всегда зависит от качества сырого молока. Естественно, важно также, чтобы условия производства были технически и гигиенически оптимизированы, и чтобы правильно осуществлялось управление заводом.
При производстве из сырого молока достаточно высокого качества при хороших технических и гигиенических условиях обычное пастеризованное молоко должно иметь срок хранения 8-10 дней при температуре 5 7°С в закрытой упаковке.
Гомогенизация
Цель гомогенизации состоит в измельчении или мелком распределении жировых шариков в молоке, чтобы избежать отслаивания сливок. Гомогенизация может быть полной или частичной. Частичная гомогенизация является более экономичным решением, поскольку можно использовать гомогенизатор меньшего размера.
Определение эффективности гомогенизации
Гомогенизация всегда должна быть достаточно эффективной для предупреждения образования сливок. Полученный результат можно проверить, определив показатель гомогенизации, который можно найти по способу, описанному в следующем примере.
Проба молока хранится в градуированном мерном стакане в течение 48 часов при температуре 4-6°С. Верхний слой (1/10 всего объема) откачивается, а оставшийся объем (9/10) тщательно перемешивается, а затем определяется массовая доля жира в каждой фракции Различие содержания жира между верхним и нижним слоями, выраженное в процентном отношении к верхнему слою, принимается за показатель гомогенизации.
Например: если массовая доля жира составляет 3,15% в верхнем слое и 2.9% в нижнем слое, показатель гомогенизации будет (3,15 — 2.9) х 100 : 3,15 = 7,9. Показатель гомогенизированного молока должен быть в интервале от 1 до 10.
Сохранение качества пастеризованного молока
Высокая чувствительность молока к наличию микроорганизмов, посторонних химических веществ (Сu, Fe и т.д.), так же как и к воздействию света (особенно если оно гомогенизировано), обусловлена составом молока.
Следовательно, наиболее важными являются обеспечение завода высококачественным моющим оборудованием (CIP), а также использование моющих, дезинфицирующих средств и воды высокого качества.
После упаковки продукт необходимо защищать от воздействия как дневного света, так и искусственного освещения. Свет разрушительно влияет на многие питательные вещества, что может вызвать появление пороков вкуса.
Таблица 2
Изменение вкусовых характеристик и содержания витаминов под действием света при освещенности 1500 люкс
| Картонная упаковка | Бутылка |
|
Вкус Витамин |
Витамин |
Часы |
Вкус |
Витамин |
Витамин |
|
|
С |
В2 |
|
|
с |
В2 |
|
|
-1 % |
|
2 |
|
— 10% |
— 10% |
|
|
— 1,5% |
|
3 |
незначительно |
— 15% |
— 15% |
|
|
-2 % |
|
4 |
очевидно |
— 20% |
— 18% |
|
|
— 2,5% |
|
5 |
сильно |
— 25% |
— 20% |
|
|
— 2,8% |
|
6 |
сильно |
— 28% |
— 25% |
|
|
— 3 % |
|
8 |
сильно |
— 30% |
— 30% |
|
|
Без изменений -3,8% |
Без изменений |
12 |
сильно |
— 38% |
— 35% |
|
Измерено Институтом исследованиймолока приУниверситете Густаса Либега в Гессене (Германия) в 1988г.
Воздействие солнечного света на белки молока вызывает превращение аминокислоты метионин в метионал, в результате чего молоко приобретает “солнечный привкус». Процесс протекает в присутствии кислорода и при активном участии аскорбиновой кислоты (витамин С) и рибофлавина (витамин В2). Этот привкус не возникает в стерилизованном молоке, которое всегда гомогенизировано, вероятно, потому что витамин С расщепляется при нагревании, и компоненты S — Н сывороточных белков претерпевают химические изменения.
В таблице 2 показано влияние света на пастеризованное молоко в прозрачной стеклянной бутылке и в картонной упаковке. Первая потеря витамина происходит, когда молоко в прозрачной стеклянной бутылке подверглось воздействию света при освещенности 1500 люкс — среднее значение освещенности — в течение только двух часов. В непрозрачной картонной упаковке потери минимальны.
В результате воздействия света на молоко в бутылке в течение 4 часов вкусовые характеристики заметно изменяются в отличие от молока в картонной упаковке.
Срок хранения пастеризованного молока
Срок хранения пастеризованного молока по существу всегда зависит от качества сырого молока. Естественно, важно также, чтобы условия производства были технически и гигиенически оптимизированы, и чтобы правильно осуществлялось управление заводом.
При производстве из сырого молока достаточно высокого качества при хороших технических и гигиенических условиях обычное пастеризованное молоко должно иметь срок хранения 8-10 дней при температуре 5 7°С в закрытой упаковке.
Рис.2 Производственная линия для переработки молока, включающая
микрофильтрационную установку.
1 Балансный танк
2 Пастеризатор
3 Сепаратор
4 Система для нормализации
5 Пластинчатый теплообменник
6 Микрофильтрационная установка
7 Гомогенизатор
Срок хранения, однако, резко сократится, если в сыром молоке находятся такие
микроорганизмы, как вид Pseudomonas, который образует системы термостойких
ферментов (липазы и протеазы), и/или термостойкие бациллы, образующие споры —
например: В. cereus и В. subtilis.
Для улучшения бактериального качества пастеризованного молока и, таким
образом, сохранения или даже увеличения его срока хранения пастеризационную
установку можно дополнить бактофугой или микрофильтрационной установкой.
Бактофугирование — это отделение микроорганизмов под действием
центробежных сил. Хотя эффект снижения числа вегетативных и споровых форм
микроорганизмов при двухэтапном центрифугировании составляет >99%
(см. главу “Сыр»), это не является достаточным для получения продукта (питьевого пастеризованного молока) с длительным сроком хранения при пониженной температуре <7°С.
Эффект снижения количества вегетативных и споровых форм микроорганизмов
до 99,5-99,99% может быть достигнут с помощью микрофильтрующих мембран с порами
размером 1.4 мкм и меньше. На рис.2 показана общая блок-схема обработки молока,
включая микрофильтрацию.
Мембраны микрофильтрационной установки имеют очень маленький диаметр пор
и удерживают не только микроорганизмы, но и жировые шарики, поэтому на установку
подается обезжиренное молоко. Производственная линия, кроме микрофильтрационной
установки, также включает оборудование для высокотемпературной обработки сливок
и ретентата — отделенной части молока, содержащей концентрированные жировую фазу
и микроорганизмы. После тепловой обработки ретентат смешивается с пермеатом —
обезжиренной фазой,
Смесь сливок и ретентата стерилизуется при температуре приблизительно 130°С
в течение пары секунд. После повторного смешивания с прошедшим микрофильтрацию
обезжиренным молоком продукт гомогенизируется и проходит заключительную
пастеризацию при температуре 72°С в течение 15-20 секунд и охлаждается до
температуры 4°С.
Линия, показанная на рис.2, может перерабатывать до 10 000 литров сырого молока
в час. После сепарирования обезжиренное молоко направляется в модуль МФ. Часть сливок,
обычно с содержанием жира 40%, повторно смешивается с обезжиренным молоком
в процессе нормализации молока, в то время как избыток сливок обрабатывается отдельно.
Пропорции подмешиваемых и избыточных сливок зависят от требуемой массовой доли жира
питьевого молока.
Приблизительно 5% поступившего молока выходит из модуля МФ в виде ретентата —
фазы, содержащей микроорганизмы. Суммарное содержание сухих веществ в ретентате
в среднем составляет 9-10%, из которых около 3,9% — белок (включая белок
микроорганизмов) и около 0,25% жира.
Производственная линия, изображенная на рисунке, включает полную гомогенизацию
молока, но возможна также и частичная гомогенизация.
Молоко, обработанное таким образом, будет сохранять свежий вкус и белый цвет.
Более того, если на заводе соблюдаются строгие санитарные требования от получения
сырого молока и до упаковки молока включительно, то основа для длительного срока
хранения молока заложена. Если молоко хранится при температуре не более 7°С
на протяжении всего периода времени от молочного завода через розничную торговлю
к потребителю, можно достичь срока хранения 40-45 дней в закрытом виде.
Молоко с удлиненным сроком хранения
Термин «длительный срок хранения» (ESL) часто применяется в Канаде и США для свежих
жидких продуктов, сохраняющих высокое качество при температуре не выше 7 °С. Выражение
ESL (ДСХ) и эта идея теперь распространились также в Европе и на других континентах.
Однозначного определения ESL нет, так как понятие включает в себя много факторов.
На самом деле это понятие означает возможность увеличить срок 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.
Режимы применяемой тепловой обработки (ультрапастеризации) составляют обычно
выдержку в течение 2 4 секунд при температуре 125-130°С.
Производство сливок
Существуют различные виды питьевых сливок, отличающихся по массовой доле жира.
Сливки с более низким содержанием жира, 10-18%, часто упоминают как одинарные или
кофейные сливки; они все больше используются для десертов и в кулинарии. Сливки
с высоким содержанием жира, обычно 35-40%, уже более жирные. Их можно взбить в густую
пену, следовательно, они называются “взбиваемыми сливками». Взбиваемые сливки
используются взбитыми или не взбитыми в качестве десерта, в кулинарии и т. д.
Взбитые сливки
Помимо хорошего вкуса и внешнего вида, взбитые сливки должны также обладать способностью “хорошо взбиваться», т. е. они должны легко взбиваться и с образованием нежной сливочной пены (взбитость). Пена должна быть крепкой и устойчивой и не должна
|
Срок хранения пастеризованного молока, как правило, зависит от качества сырого молока. |
быть чувствительной к синерезису. Хорошая взбиваемость зависит от того, достаточно ли высокое в сливках содержание жира. Взбивать сливки с содержанием жира 40% обычно легко, взбиваемость падает по мере снижения содержания жира до 30% и ниже. Однако можно получить хорошие взбитые сливки с низким содержанием жира (приблизительно 25%), добавив вещества, которые улучшают взбиваемость. например, порошок с высоким содержанием лецитина, изготовленный из сладкой пахты.
При производстве сливок следует избегать случайного попадания воздуха, которое приводит к образованию пены и дестабилизации. Если сливки подвергают чрезмерной механической обработке, особенно непосредственно после их выхода из секции охлаждения, будут повреждены мембраны жировых шариков, что приведет к слиянию жира и образованию кластеров. Образование верхнего слоя сливок происходит, когда грубо обработанные сливки хранятся в упаковке. Слой сливок будет плотным и липким. “Эффект гомогенизации» сильно портит характеристики взбиваемости сливок.
При взбивании сливок воздух вбивается намеренно. При этом образуется пена, полная небольших воздушных пузырьков. Жировые шарики в сливках собираются на стенках этих воздушных пузырьков. Механическая обработка разрушает мембраны большого числа шариков жира с освобождением некоторого количества жидкого жира, посредством которого шарики слипаются.
Для получения крепкой пены жировые шарики должны содержать жидкие и кристаллизованные фракции жира в определенном соотношении. В жировых шариках теплых сливок содержится в основном жидкий жир, что делает взбивание невозможным. Сливки для взбивания должны, следовательно, выдерживать при низкой температуре (4-6°С) в течение относительно длительного периода времени для достижения надлежащей кристаллизации жира в жировых шариках. Этот период хранения называется временем созревания. Сливки обычно выдерживают в танках с двойными стенками и со скребковой мешалкой. Во время кристаллизации выделяется теплота. Однако охлаждение и перемешивание можно начинать только приблизительно через два часа после наполнения танка. Причина состоит в том, что в течение этого периода кристаллизации жировые шарики легко разрушаются, высвобождая жидкий жир и приводя к образованию скоплений. При охлаждении перемешивание должно быть слабым. См. также рис.4, где показан процесс кристаллизации сливок с содержанием жира 40%. Несколько более низкие конечные температуры могут быть использованы /летом, когда соотношение легкоплавких и твердоплавких фракций жира в жировых шариках изменяется.
Метод взбивания
Наилучшее взбивание достигается, когда температура сливок ниже 6 °С. Чаша и инструмент для взбивания должны быть пропорционально подобраны один к другому, так, чтобы взбивание выполнялось как можно быстрее. В противном случае температура во время взбивания может заметно повыситься, что приведет к образованию худшей пены (в наихудшем случае может образоваться масло).
Время взбивания и увеличение объема (взбитость) — это два критерия, которые следует определять для контроля способности к взбиванию. Для этого теста необходимы надлежащая чаша (емкостью 1 литр) и инструмент (предпочтительно электрическая сбивальная машина). Соответствующий объем сливок (то есть 2 дл) охлаждают до температуры 6 °С ±1 °С, а затем выливают в чашу.
Высоту сливок измеряют перед началом взбивания. Сбивальная машина останавливается, когда пена достигает приемлемой крепости (это означает, что она не начинает стекать, когда чашу переворачивают).
Время взбивания измеряют по секундомеру, который запускают и останавливают одновременно со сбивальной машиной.
Для определения степени взбитости измеряется высота взбитых сливок.
Если, например, высота первоначально была 5 см и составляет 10,5 см после взбивания, степень взбитости составит (10,5- 5) х 100 -5=110%.
Для 40%-ных сливок время взбивания должно составлять приблизительно 2 минуты, а взбитость от 100 до 130%.
Качество иены определяют по вытеканию жидкости после 2-часовой выдержки при температуре 18-20°С и относительной влажности 75%.
Непосредственно после взбивания и измерения взбитости все взбитые сливки помещают на плоскую металлическую сетку. Пену укладывают, как показано на рис.3, сетку размещают над воронкой соответствующего размера, которая, в свою очередь, опускается в градуированный мерный стакан. Количество жидкости, которая скапливается в стакане, измеряют после двухчасовой выдержки при вышеупомянутой температуре и влажности.
сливок по содержанию жира до требуемого значения, пастеризацию и охлаждение сливок в теплообменнике перед тем, как они поступят в танк для созревания
Обработка сливок с высокой массовой долей жира сопряжена с рядом проблем, которые необходимо внимательно рассмотреть при проектировании производственной линии. Самая серьезная проблема состоит в том, чтобы избежать поперечных перемещений и турбулентности во время кристаллизации жира.
Жир в шариках переходит в жидкое состояние при более высоких температурах, и жировые шарики становятся менее чувствительны к обработке при температурах выше 40°С.
Фракция жира в жировых шариках начинает кристаллизоваться, как только в производственной линии начинается охлаждение. Это медленный процесс: кристаллизация отчасти продолжается более четырех или пяти часов. Кристаллизованный жир имеет более низкий удельный объем, чем жидкий жир, так что во время кристаллизации в шариках жира возникают силы натяжения. Это делает шарики жира очень чувствительными к грубой обработке при температуре 10-40°С.
На рис.5 показан процесс кристаллизации 40%-ных сливок, охлажденных до 8 °С. Сливки нельзя перемешивать, пока танк заполняется. Перемешивание и охлаждение начинают через два часа после заполнения бака.
При кристаллизации выделяется теплота плавления, что приводит к повышению температуры на 2-3°С. Заключительное охлаждение в танке крайне существенно. Сливки обычно охлаждают до 6°C и даже более низких температур. Жировые шарики, по всей вероятности, менее чувствительны к грубой обработке при этих температурах, но они все же более чувствительны, чем при температурах выше 40°С.
Самой большой проблемой при производстве взбитых сливок является образование кластеров, что снижает стабильность эмульсии сливок. Скопления возникают, когда шарики жира с частично кристаллизованным жиром и слабыми мембранами подвергаются грубой механической обработке. Сниженная стабильность эмульсии сливок приводит к возникновению пороков, ухудшающих качество взбитых сливок, — например, к образованию в контейнерах пробок из сливок, снижению взбиваемости, липолизу.
На рис.5 показан процесс, при котором большое внимание уделено устранению грубой обработки взбитых сливок. Этот метод, разработанный фирмой Alfa Laval в сотрудничестве с некоторыми шведскими молочными кооперативами, называется методом Скания. Нормализованные сливки могут поступать из специальной линии по производству сливок или же могут быть дополнительным продуктом, получаемым на линии по производству питьевого молока, показанной на рис.1. В любом случае температура сепарирования должна быть 62-64 °С для получения как можно более высокого качества сливок (с самым низким содержанием жира).
Нормализованные сливки подают сверху в танк для выдержки (1) при температуре сепарирования. Оптимальное время выдержки в танке перед началом пастеризации составляет 15-30 минут. Скорость потока в пастеризационной установке должна быть близка к средней скорости подачи в танк для выдержки, что позволяет собирать порции избыточных сливок в танке для созревания за время, обеспечивающее минимальное механическое перемешивание сливок.
Танк для выдержки не имеет мешалки, и в нем естественным образом устраняется приблизительно 50% содержащегося воздуха в сливках. В то же самое время удаляются посторонние летучие вещества, уменьшается возможность Пригорания продукта на стенах теплообменника. Выдерживание сливок при температуре приблизительно 63 °С в танке позволяет инактивировать многие ферменты и предотвратить таким образом гидролиз свободного жира. Максимальное время выдержки, включая заполнение и опорожнение, должно составлять приблизительно четыре часа. При более длительном производственном цикле следует установить два танка для выдержки и использовать их попеременно, с промежуточной мойкой одного танка во время использования другого.
Из танка для выдержки сливки подаются в регенеративную нагревательную секцию теплообменника (3). Затем вспомогательный насос (4) подает сливки в секцию нагревания и трубу для выдержки (5). Так как подача происходит при высокой температуре (выше 60 °С), при которой сливки менее чувствительны к механической обработке, в качестве обоих насосов — и насоса для подачи продукта (2). и вспомогательного насоса (4) — могут использоваться центробежные насосы.
В течение 10 секунд после пастеризации, обычно при температуре выше 80-95°С, сливки закачивают в охладительные секции теплообменника, где они моментально охлаждаются до 8°С в секции глубокого охлаждения перед поступлением в танки сквашивания (6). Охлаждение в теплообменнике до средней температуры 8 °С является оптимальным для сливок с массовой долей жира 35-40%. При более высоком содержании жира следует использовать более высокие температуры охлаждения, чтобы предотвратить закупоривание сливками секции охлаждения, обусловленное быстрым возрастанием вязкости. Это приводит к резкому увеличению спада давления в охладительной секции, что, в свою очередь, приводит к повреждению шариков жира, возможно, даже к вытеканию молочного жира из секции. В этом случае процесс должен быть остановлен, система опорожнена, промыта и запущена повторно.
Из-за нестабильности структуры шариков жира сразу после охлаждения следует избегать поперечных перемещений и турбулентности во время транспортировки от охладительной секции теплообменника в технологический танк для заключительного охлаждения и кристаллизации жира (необходимо использовать предварительно подобранные насос и трубопровод). Давление при этой транспортировке, следовательно, обеспечивается вспомогательным насосом.
Таблица 3
Тест на вязкость; повышенное давление гомогенизации при 57 °С
|
Температура гомогенизации |
Вязкость, |
|
°С |
секунды |
|
35 |
49 |
|
50 |
35 |
|
65 |
10 |
После сквашивания сливки перекачивают к упаковочным машинам. Здесь температура низкая, и большая часть жира в молоке кристаллизована, что означает: сливки теперь менее чувствительны к механической обработке. При низком перепаде давлений, до 1,2 бара, можно использовать центробежный насос с регулируемой частотой — при условии, что в систему также встроен датчик давления. Лопастные роторные насосы, работающие максимум при 250-300 оборотах в минуту, рекомендуется использовать при перепаде давлений от 1,2-2,5 до 3 бар.
Одинарные или кофейные сливки
Сливки, содержащие 10-18% жира, считаются одинарными или кофейными сливками.
На рис.6 показана линия обработки одинарных сливок. Необработанное молоко из танков для хранения регенеративно нагревается в теплообменнике до температуры сепарации 62 64°С. Затем молоко перетекает в сепаратор для сепарации обезжиренного молока и сливок с требуемым содержанием жира — обычно 35-40%.
Обработка сливок та же, что и описанная для взбитых сливок, за исключением того, что одинарные сливки смешивают с обезжиренным молоком для получения требуемого содержания жира. Сливки гомогенизируют.
Перемешивание сливок и обезжиренного молока в потоке выполняется с помощью дозировочного насоса, который подает обезжиренное молоко в трубопровод для сливок.
Затем сливки подогреваются до температуры гомогенизации.
После гомогенизации сливки возвращаются в теплообменник, где они пастеризуются при температуре 85-90°С в течение 15-20 секунд перед охлаждением приблизительно до 5°С и упаковываются.
При производстве сливок следует соблюдать два основных требования:
• Сливки должны быть вязкими, чтобы иметь более аппетитный вид
• Сливки должны иметь хорошую устойчивость в кофе. Они не должны выпадать хлопьями при добавлении в кофе.
Сливки с низким содержанием жира имеют относительно низкую вязкость, и их консистенция обычно не нравится потребителю. Необходимо выбрать правильную температуру и давление гомогенизации, чтобы придать сливкам нужную вязкость.
Таблица 4
Тест на вязкость; влияние температуры гомогенизации при давлении 15 МПа
|
Давление гомогенизации |
Вязкость сливок, |
|
МПа |
секунды |
|
10 |
18 |
|
15 |
28 |
|
20 |
45 |
Вязкость сливок возрастает с увеличением давления гомогенизации и снижается с ростом температуры. Вязкость сливок по таблице 3 можно получить, сохраняя температуру гомогенизации постоянной на уровне приблизительно 57°С и гомогенизируя сливки при трех различных давлениях: 10; 15 и 20 МПа (100, 150 и 200 бар). Вязкость измеряется с помощью вискозиметра SMR, описанного в главе “Кисломолочные продукты». Чем продолжительнее время (в секундах) протекания сливок через вискозиметр, тем выше вязкость. Сливки, которые гомогенизировались при 20 МПа, имеют самую высокую вязкость.
В таблице 4 приведена вязкость, если температура гомогенизации меняется при постоянном давлении гомогенизации 15 МПа.
Вязкость сливок уменьшается при возрастании температуры гомогенизации, которая, следовательно, должна быть как можно меньшей. Однако молочный жир должен полностью находиться в жидком состоянии для достижения эффекта гомогенизации.
Это означает, что температура гомогенизации должна быть не ниже 35°С.
На устойчивость сливок в кофе можно в значительной мере повлиять с помощью условий гомогенизации — температуры, давления и положения гомогенизатора (вверх по потоку или вниз по потоку от теплообменника).
Устойчивость сливок в кофе можно до некоторой степени улучшить, добавив бикарбонат натрия (макс. 0.02%), если это разрешено законом. Устойчивость в кофе является своего рода термостойкостью и представляет собой сложный вопрос, связанный со многими факторами:
• Температура кофе: чем горячее кофе, тем легче сливки коагулируют.
• Тип кофе и способ его приготовления: чем больше в кофе кислоты, тем легче сливки коагулируют.
• Жесткость воды, используемой для кофе: сливки будут выпадать хлопьями быстрее в жесткой воде, чем в мягкой, так как соли кальция уменьшают стабильность белков, и они коагулируют.
|
Функции упаковки: • Обеспечить возможность эффективной оптовой продажи продукта • Обеспечивать гигиену продукта • Защитить питательные вещества и вкус • Снизить порчу и снизить отходы от продукта • Повысить доступность продукта • Сообщить информацию о продукте |
Упаковка
Принципиальными и фундаментальными задачами упаковки являются:
— обеспечение возможности эффективной оптовой продажи продукта
— обеспечение гигиены продукта
— сохранение питательных веществ и вкусовых качеств
— уменьшение порчи и снижение отходов продукта
— повышение доступности продукта
— передача информации о продукте.
Стеклянные бутылки для молока были внедрены в начале XX века. Стекло как материал для упаковки имеет некоторые недостатки. Оно тяжелое и хрупкое и перед повторным использованием должно быть вымыто, что создает некоторые проблемы молочным заводам. С 1960 года на рынке молочных продуктов появились другие виды упаковок, главным образом картонные коробки, а также пластиковые бутылки и пластиковые мешки.
Упаковка должна защитить продукт и сохранить его вкусовую ценность и витамины на пути к потребителю. Жидкие продукты часто являются скоропортящимися, так что чистая упаковка, не вызывающая порчи, является абсолютно необходимой. Упаковка должна также защищать продукт от механического воздействия, света и кислорода. Молоко является чувствительным продуктом: воздействие дневного света или искусственного освещения разрушает некоторые важные витамины и пагубно воздействует на вкус (“солнечный привкус», см. таблицу 2).
Другие продукты, такие как ароматизированное молоко, содержат ароматизатор или витамины, чувствительные к воздействию кислорода. Упаковка должна, следовательно, исключить воздействие кислорода.
Картонная упаковка для молока обычно состоит из картона и пластика (полиэтилена). Картон получают из древесины, причем его можно вырабатывать из вторичного сырья. Картон придает упаковке жесткость, а также делает ее устойчивой к механическому воздействию. До некоторой степени картон также служит световым барьером.
Тонкий слой пищевого полиэтилена на любой из сторон картона делает картон непромокаемым. С внешней стороны пластик также защищает картон от конденсации, когда охлажденные продукты вынимают после хранения.
Благодаря своей чистоте этот полиэтилен создает минимальный ущерб внешней среде при сжигании или утилизации на мусорных свалках.
Для продуктов с длительным сроком хранения без охлаждения и очень чувствительных продуктов между слоями полиэтиленовой пленки расположен тонкий слой алюминиевой фольги, обеспечивающий полную защиту продукта от света и атмосферного кислорода.
Все упаковки рано или поздно становятся отходами. Растущий объем бытового мусора может стать экологической проблемой нашего общества.
Пути решения этой проблемы можно сформулировать в виде пяти основных направлений:
• Сокращение. Сокращение объемов используемого сырья и выбор материалов, которые не являются вредными для окружающей среды, помогают сохранить природные ресурсы
• Переработка. Упаковку можно собирать после использования и использовать повторно. Однако следует помнить, что даже при повторном заполнении упаковка в конце концов превращается в отходы
• Восстановление материалов. Упаковку можно собирать и использовать материалы для производства новых изделий, но важно, чтобы новые изделия соответствовали реальным потребностям
• Восстановление энергии. Материал упаковки заключает в себе энергию, которая высвобождается при сжигании упаковки. Потенциальный выход зависит от типа упаковочного материала
• Мусорные свалки. Отходы можно складывать на мусорной свалке, и участок можно в конечном итоге проектировать для рекреации или других целей.
Картонная упаковка имеет очень малую массу, и ее основной компонент может быть использован повторно. По сравнению с большинством других упаковок количество возникающих отходов мало. Упаковка TetraBrik вместимостью 1 литр весит 27 г и создает отходы аналогичной массы.
Картонные упаковки широко применимы для восстановления энергии. Древесина и нефть (сырье для пластика) являются обычными источниками энергии, и можно сказать, что мы просто заимствуем это сырье для упаковки перед использованием его в качестве топлива. Сжигание двух тонн упаковочного материала дает столько же энергии, сколько дает одна тонна нефти.
Отходы в виде мусорной свалки менее эффективная форма утилизации отходов. Однако, если упаковки Tetra Рак утилизировать таким образом, в них нет токсичных веществ, которые могли бы загрязнить подземные воды.