Термоустойчивость молока-сырья не остается постоянной, а изменяется в процессе хранения, транспортировки и переработки на заводе. Поэтому при производстве стерилизованных молочных продуктов важно проводить все подготовительные технологические операции таким образом, чтобы по возможности дольше сохранить или даже повысить термоустойчивость исходного молока. Для выявления факторов, влияющих на термоустойчивость молока при подготовке его к стерилизации, исследовались процессы нормализации, пастеризации, хранения, а также предварительной тепловой обработки молока и последующего центробежного удаления дестабилизированных белков непосредственно перед стерилизацией.
Влияние нормализации и режимов хранения нормализованной смеси на термоустойчивость исследовалось на исходном молоке с массовой долей жира 2,9-4%, термоустойчивостью по алкогольной пробе I—IV групп по ГОСТ 25228-82. Часть исходного молока сепарировалась, получались сливки с массовыми долями жира 20 и 30% и обезжиренное молоко с массовой долей жира 0,05%. Исходное молоко нормализовалось до массовой доли жира 3,5% сливками или обезжиренным молоком в зависимости от его жирности. Исходное молоко, нормализованная смесь и ее компоненты хранились при температуре 4-5 °С в течение двух суток, каждые 3, 6 и 12 часов проверялись термоустойчивость, кислотность, рН.
По сравнению с исходным молоком рН смеси в процессе нормализации существенно не изменяется; в процессе хранения отмечается слабая тенденция к снижению. При снижении стойкости по алкогольной пробе, как правило, наблюдалось повышение кислотности при хранении исходного, нормализованного и обезжиренного молока. Стойкость сливок при хранении несколько ниже, чем обезжиренного молока и нормализованной смеси. Поэтому для увеличения продолжительности хранения сливок без снижения термоусойчивости по алкогольной пробе целесообразна их пастеризация и охлаждение сразу после сепарирования.
Результаты исследования показали, что технологические операции, связанные с нормализацией молока (подогрев, сепарирование, смешивание с обезжиренным молоком или сливками), не отражаются на термоустойчивости нормализованного молока, если исходное сырье выдерживает алкогольную пробу с 75%-м этиловым спиртом (II группа по ГОСТ 25228-82). Термоустойчивость по алкогольной пробе полученных обезжиренного молока, сливок и нормализованного молока, охлажденных до 4-5 °С, не снижается по сравнению с исходным сырьем и сохраняется без изменения около суток и более. При низкой термоустойчивости исходного молока (ниже III группы по алкогольной пробе) в процессе: его сепарирования и нормализации термоустойчивость смеси снижается.
Тепловая обработка молока перед стерилизацией — один из важнейших способов стабилизации белков, способствующих уменьшению осадка и образованию пригара на теплопередающих поверхностях при УВТ — обработке, а также увеличению продолжи-тельности непрерывной работы оборудования.
В ряде стран (Италия, Германия и др.) широко практикуется использование пастеризованного молока в качестве сырья для производства стерилизованного молока или его предварительная тепловая обработка перед стерилизацией (Великобритания, Германия).
Применяемые режимы предварительного нагревания разнообразны (от 70 °С до 130 °С с выдержкой от 30 минут до нескольких секунд) и зависят от вида стерилизуемого продукта, качества исходного молока-сырья и типа стерилизационных установок.
ВНИМИ изучены следующие режимы: 75, 85 и 95 °С с выдержкой 20 сек, 5 и 10 мин при каждой температуре; 105 и 115 °С с выдержкой по 30 сек. В исходном и подвергнутом тепловой обработке молоке определялись кислотность, рН, величина центрифужного осадка в пробирке, термоустойчивость по тепловой и алкогольной пробам. Исследования показали, что величина рН при изученных режимах существенно не изменяется, но наблюдается тенденция к повышению; кислотность молока снижается на 0,8-1,6 °Т. Величина центрифужного осадка, характеризующая количество дестабилизированного белка, после предварительного нагревания возрастает в 3-4 раза по сравнению с сырым молоком; термоустойчивость молока по алкогольной пробе возрастает, а по тепловой пробе несколько снижается. Эти изменения проявляются в большей степени с повышением температуры нагревания и увеличением времени выдержки. На основании проведенных исследований был выбран оптимальный режим предварительного нагрева молока перед стерилизацией: 74-76 °С с выдержкой 15-20 сек.
75, 85 и 95 °С с выдержкой 20 сек, 5 и 10 мин при каждой температуре; 105 и 115 °С с выдержкой по 30 сек. В исходном и подвергнутом тепловой обработке молоке определялись кислотность, рН, величина центрифужного осадка в пробирке, термоустойчивость по тепловой и алкогольной пробам. Исследования показали, что величина рН при изученных режимах существенно не изменяется, но наблюдается тенденция к повышению; кислотность молока снижается на 0,8-1,6 °Т. Величина центрифужного осадка, характеризующая количество дестабилизированного белка, после предварительного нагревания возрастает в 3-4 раза по сравнению с сырым молоком; термоустойчивость молока по алкогольной пробе возрастает, а по тепловой пробе несколько снижается. Эти изменения проявляются в большей степени с повышением температуры нагревания и увеличением времени выдержки. На основании проведенных исследований был выбран оптимальный режим предварительного нагрева молока перед стерилизацией: 74-76 °С с выдержкой 15-20 сек.
В последующих экспериментах, выполненных в производственных условиях Черкизовского молкомбината, изучено влияние предварительной пастеризации исходного молока (75 °С, 15-20 сек) с последующим охлаждением до (4±2) °С на качество и стойкость в хранении пастеризованного молока, а также качество стерилизованного молока (140 °С, 2-4 сек).
Для уточнения сроков хранения пастеризованного молока перед стерилизацией через каждые 3 часа определялись термоустойчивость по алкогольной и тепловой пробам, органолептические показатели, кислотность, рН, центрифужный осадок, общее количество микроорганизмов и количество спорообразующих бактерий. В стерилизованном свежевыработанном молоке, а также через 10, 30 и 60 суток хранения при 20 °С определялось содержание общего белка, казеина, сывороточных белков, небелкового азота и витамина С.
В результате было установлено, что пастеризованное молоко может храниться в течение суток без существенного изменения титруемой кислотности, рН и термоустойчивости.
Важное значение при этом имеет мойка и дезинфекция оборудования и трубопроводов. В случае хранения термоустойчивого сырья не более 4 часов его целесообразно направлять на стерилизацию без предварительной пастеризации после приемки и очистки. Предварительная пастеризация молока с последующим охлаждением увеличивает срок его хранения без снижения термоустойчивости, позволяет создать необходимый резерв пригодного для стерилизации молока в целях обеспечения бесперебойной работы оборудования.
Существенных отличий между образцами стерилизованного молока, выработанного из одного и того же исходного сырья, и пастеризованного молока по физико-химическим и органолептическим показателям, белковому составу, содержанию витамина С, количеству осадка в готовом продукте и его стойкости в хранении не установлено.
Вследствие уменьшения отложения осадка белка на теплопередающих поверхностях при стерилизации в результате его предварительной пастеризации продолжительность работы стерилизационных установок увеличивается на 1 -1,5 часа в смену, цикл мойки сокращается.
Предварительную тепловую обработку целесообразно сочетать с последующим центробежным удалением дестабилизированной части белков и фосфата кальция, которые могут отлагаться в выдерживателе пастеризатора и в стерилизаторе. Для удаления дестабилизированных при пастеризации белков и предотвращения их попадания в стерилизатор некоторые фирмы применяют центробежную очистку молока после предварительного нагревания (Сорди-Лоди, Италия).
ВНИМИ исследовано влияние режимов предварительного нагревания и последующего центробежного удаления дестабилизированных белков на качество и белковый состав молока перед стерилизацией, а также потери белка. Установлено, что после пастеризации молока при 75 °С с выдержкой 20 сек центробежная очистка при той же температуре не влияет на кислотность, рН, термоустойчивость по алкогольной пробе. Содержание белка уменьшается на 0,03%, потери жира составляют 0,0013% от содержащегося в обработанном молоке, что практически не снижает пищевую ценность продукта. Центрифужный осадок дестабилизированных белков отсутствовал. Общее содержание микроорганизмов значительно снижается, что особенно важно для производства высококачественного стерилизованного молока.
Исследованиями установлено, что при центробежной обработке гомогенизированного молока осадка в барабане очистителя выделяется почти в 2 раза меньше, чем при очистке молока перед гомогенизацией. Максимальное удаление дестабилизированных белков достигается при центробежной очистке молока перед гомогенизацией после предварительного нагревания. В этом случае отпадает необходимость установки фильтра перед гомогенизатором для предотвращения засорения гомогенизирующей головки денатурированным белком или другими частицами.
На основе результатов совместных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ВНИМИ и НПО «Мир» (бывш. ВНИЭКИПродмаш) определены технические характеристики оборудования для удаления дестабилизированных белков из молока после его подогрева и создан сепаратор А1-ОТО производительностью 5 000 л/ч непрерывного действия, полузакрытый, с центробежной частичной или полной пульсирующей разгрузкой барабана. Опытный образец сепаратора, изготовленного Плавским заводом «Смычка», прошел длительную производственную проверку с положительными результатами.
Сочетание предварительной тепловой обработки молока с последующим удалением дестабилизированной части белков центробежным способом уменьшает образование пригара на теплопередающей поверхности, увеличивает продолжительность непрерывной работы стерилизационных установок, сокращает расход тепловой энергии на мойку и стерилизацию оборудования.
