1.2. Особенности производства молочных консервов

Консервирование – это процесс специальной обработки молочных продуктов, который позволяет сохранить эти продукты без изменения в течение длительного времени.

Молочные консервы – это продукты, вырабатываемые из натурального молока с применение сгущения, с последующей стерилизацией или добавлением сахара, и сушки. Они обладают высокой энергетической ценностью за счет концентрации составных частей молока, а также высокой транспортабельностью и стойкостью при хранении.(19)

Одной из причин изменения качества продукции при хранении является развитие нежелательной микрофлоры, которая при консервировании уничтожается или подавляется. Методы консервирования молочных продуктов основаны на биологических принципах: абиозе и анабиозе.

Консервирование по принципу абиоза заключается в полном уничтожении находящихся в продукте микроорганизмов, а по принципу анабиоза – в подавлении развития микробов.

В процессе консервирования уничтожение и подавление микроорганизмов осуществляются химическими (антибиотики) или физическими (ультразвуковые колебания, воздействие низких и высоких температур) методами. Физические методы: высокие температуры (стерилизация), повышение осмотического давления и высушивание.

Высокотемпературную обработку с целью уничтожения негативных и споровых форм микроорганизмов применяют при производстве сгущенных стерилизованных консервов.

Консервирование путем повышения осмотического давления, вызывающего нарушение естественного обмена веществ между живой микробной клеткой и средой, применяют при производстве сгущенного молока с сахаром. Повышать осмотическое давление в молоке можно путем увеличения содержания сухого молочного остатка (сгущение молока и растворение в нем сахара). В сгущенном молоке осмотическое давление достигает 18 МПа (внутриклеточное давление микробов 0,4-0,6 МПа), что создает неблагоприятные условия для развития микрофлоры.

Консервирование высушиванием используют при производстве сухих молочных консервов. При высушивании из продукта удаляется влага и создается физиологическая сухость, обусловливающая увеличение разницы между осмотическим давлением. Кроме того, для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов необходима массовая доля воды в продукте около 25-30%. При значительном снижении в продукте влаги (3-5%) и повышении концентрации растворенных в ней веществ создаются условия, подавляющие развитие микроорганизмов. (19)

Особенностью технологического процесса производства молочных консервов без сахара является стерилизация продукта при определенных режимах.

Технологический процесс производства сгущенного стерилизованного молока состоит из следующих операций:

- Приемка и подготовка молока;

- Нормализация;

- Тепловая обработка и сгущение;

- Гомогенизация и охлаждение;

- Нормализация;

- Внесение солей-стабилизаторов;

- Розлив;

- Стерилизация;

- Хранение.

Сырье и основные материалы, используемые при производстве стерилизованных молочных консервов, должны соответствовать требованиям действующих стандартов и технической документации.

Подобранное по качеству и очищенное молоко нормализуют по массовой доле жира и СОМО. (19)

Нормализованную молочную смесь перед пастеризацией обязательно проверяют на темоустойчивость, так как при производстве стерилизованных консервов молоко подвергается воздействию высоких температур и при низкой темоустойчивости может происходить свертывание, загустевание и образование хлопьев в готовом продукте. Термоустойчивоть молока в значительной степени зависит от его химического состава и особенно равновесия солевого состава.

Повышение термоустойчивости молока достигается внесением солей-стабилизаторов. Их следует добавлять в пастеризованную смесь или в сгущенное молоко в количестве от 0,05 до 0,1% массы нормализованной смеси. Повышению термоустойчивости способствует и режим пастеризации перед сгущением.

В пленочных многокорпусных вакуум-выпарных установках непрерывного действия молоко сгущают в стандартном режиме: температура испарения молока не должна превышать в первом корпусе – 78°С, во втором корпусе – 66°С. в третьем – 56°С. Окончание процесса сгущения контролируют по достижению стандартной плотности и массовой доли сухих веществ в продукте.

В зависимости от типа применяемой вакуум-выпарной установки молоко сгущается до массовой доли сухих веществ – 25-28%.

Сгущенное молоко гомогенизируют на двухступенчатых гомогенизаторах при температуре 74±2°С и общем давлении 18±1,0 МПа. Гомогенизация также способствует повышению вязкости продукта.

После гомогенизации сгущенное молоко охлаждают до температуры 4±2°С.

В соответствии с технологической инструкцией по производству молочных консервов после сгущения вводят соли-стабилизаторы с массовой долей 10-25% в водном растворе. Сгущенное молоко с добавленными солями-стабилизаторами выдерживают в течение 5-6 часов, после чего его нормализуют. (19)

Стерилизация сгущенных консервов может осуществляться двумя способами: в потоке перед розливом и в таре после розлива.

Стерилизация сгущенного молока в потоке не получила помышленного применения. Для выработки сгущенных стерилизованных молочных консервов в нашей стране широко применяется способ стерилизации в таре.

Сгущенное молоко, выдержавшее пробную стерилизацию, разливают в предварительно вымытые и пропаренные металлические банки. Наполненные и упакованные банки проверяют на герметичность и направляют на стерилизацию. Для стерилизации продукта в таре используют стерилизаторы непрерывного действия гидростатического или роторного типа, а также стерилизаторы периодического действия. В стерилизаторах гидростатического типа банки со сгущенным молоком стерилизуют при температуре 116-117°С с выдержкой 15-17 минут. В аппаратах периодического действия стерилизация осуществляется при температуре 116-118°С с выдержкой 14-17 минут.

Температура охлаждения стерилизованных консервов должна быть в пределах 20-40°С. Готовые продукты хранят при температуре от 0 до 10°С и относительной влажности воздуха не выше 85% в течение не более 12 месяцев со дня выработки. (19)

Сгущенное молоко с сахаром вырабатывают из пастеризованного коровьего молока с применением сгущения и добавления сахара для подавления роста микрофлоры.

Технологический процесс производства сгущенного молока с сахаром осуществляется в следующей последовательности:

- приемка;

- подготовка и резервирование сырья;

- нормализация;

- гомогенизация и пастеризация;

- приготовление и введение сахарного сиропа;

- сгущение;

- охлаждение;

- фасовка;

- хранение.

Качество сахара, являющегося концентратом и составляющего более половины сухих веществ в сгущенном молоке, в значительной степени влияет на качество готового продукта.

Поэтому к качеству сахара предъявляют повышенные требования в отношении растворимости, содержания посторонних примесей и влаги, которая способствует развитию микрофлоры в сахаре. Сахар можно добавлять к молоку в сухом виде или в виде водного раствора (сиропа). При внесении сахара в твердом виде и растворении его в молоке значительно упрощается технология, снижаются затраты (на оборудование, тепло, энергию) и продолжительность сгущения. В то же время при растворении сахара в молоке возможно загрязнение пастеризованного молока микроорганизмами, находящимися в сахаре. (19)

Вязкость сгущенного молока, выработанного при растворении сахара в молоке, резко увеличивается в процессе хранения. Способ внесения сахара в твердом виде более предпочтителен при производстве сгущенного обезжиренного молока. При выработке сгущенных консервов, предназначенных для резервирования, несмотря на дополнительные затраты, сахар вносят в виде сиропа.

Для приготовления сахарного сиропа рассчитывают необходимые массы сахара и питьевой воды. Концентрацию растворов сахара выбирают с учетом интенсивности выпаривания, а также влияния на свойства молока и готового продукта при хранении. Наиболее оптимальной массовой долей сухих веществ сахарного сиропа, при которой ингибируется развитие бактерий, является 64–65 % сахара.

Предварительно очищенный с помощью сит сахар растворяют в горячей воде (70–80 °С), затем сироп нагревают до кипения без выдержки для обеспечения его стерильности. При температурах выше 100 °С в сиропе возможна инверсия сахарозы, продуктом гидролиза которой является инвертный сахар. Во избежание инверсии выдержка сахарного сиропа от начала кипения до начала смешивания его с молоком не должна быть более 20 мин. Перед смешиванием с молоком сахарный сироп фильтруют на фильтрах или центрифугах. Сгущение молочно-сахарной смеси заканчивают при достижении массовой доли влаги 29–31 % с учетом дополнительного выпаривания влаги в вакуум-охладителе.

Охлаждение сгущенного молока с сахаром сопровождается увеличением вязкости продукта в 2–3 раза и кристаллизацией лактозы. Кристаллизация объясняется тем, что при понижении температуры растворимость лактозы снижается и получаются перенасыщенные растворы, в которых образуются центры кристаллизации. Для массового зарождения кристаллов лактозы продукт быстро охлаждают, интенсивно перемешивают и вносят затравочный материал. (19)

Охлаждать сгущенное молоко с сахаром следует таким образом, чтобы получить кристаллы размером не более 10 мкм. Такие кристаллы при органолептической оценке не ощущаются и продукт имеет однородную консистенцию. Массовой кристаллизации лактозы в продукте способствует внесение затравки из мелкокристаллической лактозы с кристаллами размером не более 3–4 мкм. Затравку вносят в количестве 0,02 % массы продукта при температуре интенсивной кристаллизации (31–37 °С). При этой температуре наступает перенасыщение лактозы при минимальном увеличении вязкости молока.

Для расширения ассортимента сгущенных продуктов с сахаром вырабатывают продукты с вкусовыми и ароматическими наполнителями. При производстве сгущенного молока с сахаром в качестве наполнителей используют кофе, какао, цикорий. Особенность производства кофе со сгущенным молоком и сахаром заключается в экстрагировании сухих веществ, содержащихся в кофе. (Нужарова А. с 206)

Технология производства молока сгущенного вареного с сахаром включает следующие этапы:

- Жестяные банки с готовым сгущенным молоком с сахаром помещаются в автоклавы, специальные промышленные аппараты для нагрева и стерилизации различных продуктов;

- В автоклавах осуществляется нагрев банок со сгущенным молоком до 95-100°С;

- Банки со сгущенным молоком термически обрабатываются в автоклавах при температуре 95°С в течение 2-5 часов;

- Далее банки с молоком сгущенным вареным быстро охлаждаются до 65°С;

- Готовое молоко сгущенное вареное расфасовывается в тары.

При хранении консервов с целью предотвращения их порчи, вызываемой длительностью воздействия нежелательной микрофлоры и окислителей, применяют консерванты и антиокислители (сорбиновую и аскорбиновую кислоты).

Технологический процесс производства сухого цельного молока включает стадии от приемки до сгущения молока, которые являются общими для производства молочных консервов.

При производстве сухого молока нормализованное по жиру и сухому веществу молоко пастеризуют при температуре не менее 90 °С. Для сгущения нормализованного молока используют многокорпусные вакуум-выпарные установки, работающие по принципу падающей пленки, или циркуляционные установки. Технические параметры сгущения поддерживают в пределах, указанных в инструкции по эксплуатации применяемых вакуум-выпарных установок.

Необходимость гомогенизации сгущенного молока обусловлена тем, что при механической, тепловой обработке и сгущении происходит дестабилизация жировой фракции молока (выделение свободного жира), способствующая окислению жира и порче продукта при хранении. Поэтому для повышения стабильности и снижения содержания свободного жира молоко гомогенизируют. Гомогенизация осуществляется при температуре 50–60 °С и давлении 10–15 МПа для одноступенчатого гомогенизатора; для двухступенчатого гомогенизатора при давлении 11,5–12,5 МПа на первой ступени и 2,5–3,0 МПа на второй ступени. После гомогенизации сгущенное молоко поступает в промежуточную емкость и затем на сушку.

В сухом цельном молоке массовая доля жира составляет 20–25 % и влаги не более 4–7 %. Исходя из состава сухого молока можно заключить, что оно не является абсолютно сухим, в нем содержится так называемая неудаляемая влага. По мере высушивания оставшаяся в продукте влага все прочнее удерживается в нем вследствие увеличения сил сцепления и возрастания сопротивления движению воды. Поэтому продукт можно высушить только до равновесной влажности, соответствующей относительной влажности и температуре сушильною агента.

В зависимости от метода удаления влаги применяют разные способы сушки: пленочный (контактный), распылительный (воздушный) и сублимационный. (19)

При пленочном способе сушка осуществляется в вальцовых сушилках. Сгущенное молоко наносят распылением или тонким слоем на вращающиеся вальцы, поверхность которых нагревается паром до температуры 105–130 °С. В результате контакта высушиваемого продукта с горячей поверхностью вальцов молоко высушивается в виде тонкой пленки. Эта пленка снимается специальными ножами и поступает к элеватору мельницы для размельчения. Процесс сушки на вальцовых сушилках не должен превышать 2 с, так как высокая температура поверхности нагрева вызывает существенные изменения в высушиваемом молоке. В результате контакта с нагретой поверхностью значительная часть жира оказывается не защищенной оболочкой. В связи с этим и вследствие низкой растворимости готового продукта пленочный способ применяют при производстве сухого обезжиренного молока и сыворотки.

При сублимационной сушке удаление влаги происходит из замороженных продуктов с содержанием сухих веществ до 40 %. Процесс сублимационной сушки осуществляется при температуре замороженного продукта минус 25 °С и остаточном давлении в сублиматоре 0,0133–0,133 кПа. Продукты, полученные при сублимационной сушке, легко восстанавливаются, сохраняют вкус, химический состав и структуру. Сублимационной сушкой получают сухие кисломолочные продукты, закваски, смеси для мороженого.

При распылительном способе сушка осуществляется в результате контакта распыляемого сгущенного продукта с горячим воздухом. Сгущенное молоко распыляется в сушильной камере с помощью дисковых и форсуночных распылителей. В дисковых распылителях сгущенное молоко распыляется под действием центробежной силы вращающегося диска, из сопла которого молоко выходит со скоростью 150–160 м/с и раздробляется на мельчайшие капли из-за сопротивления воздуха. В форсуночные распылители сгущенное молоко подается под высоким давлением (до 24,5 МПа).

При сушке на распылительных сушилках сгущенное молоко распыляется в верхней части сушилки, куда подается горячий воздух. Горячий воздух, смешиваясь с мельчайшими каплями молока, отдает им часть тепла, под действием которого влага испаряется, и частицы молока быстро высушиваются. Высокая скорость сушки (испарения) обусловлена большой поверхностью соприкосновения мелкодисперсного молока с горячим воздухом. При быстром испарении влаги воздух охлаждается до 75–95 °С, поэтому тепловое воздействие на продукт незначительно и растворимость его высокая. Высушенное молоко в виде порошка оседает на дно сушильной башни.

Распылительные сушилки в зависимости от движения воздуха и частиц молока разделяют на три вида: прямоточные, в которых движение воздуха и молока параллельно; противоточные, в которых движение частиц молока и воздуха противоположно; смешанные – со смешанным движением воздуха и частиц молока. (19)

Наиболее рациональными и прогрессивными являются высокопроизводительные прямоточные распылительные сушилки, в которых степень растворимости сухого молока достигает 96–98 %.

Подготовленное молоко очищают на центробежном молокоочистителе, затем нормализуют и пастеризуют при режимах, описанных выше. После пастеризации молоко поступает на сгущение в трехступенчатую вакуум-выпарную установку, работающую по принципу падающей пленки. Сгущенное до массовой доли сухих веществ 43–52% молоко гомогенизируют, направляют в промежуточную емкость, снабженную мешалкой и нагревательной рубашкой. Из промежуточной емкости сгущенное молоко насосом подают в сушильную камеру. При этом оно должно иметь температуру не менее 40 °С.

В соответствии с техническими характеристиками распылительных сушилок необходимо соблюдать следующие режимы сушки: температура воздуха, поступающего в сушильную установку прямоточного типа, должна быть 165–180 °С, а на выходе из сушильной башни — 65–85 °С; для сушильных установок со смешанным движением воздуха и продукта температура воздуха, поступающего в сушильную башню, должна быть 140–170 °С, а на выходе из башни — 65–80 °С. По выходе из сушильной башни сухое цельное молоко просеивают на встряхивающем сите и направляют на охлаждение. (19)