Обоснование технологических режимов

2.1.4.1 Обоснование технологических режимов производства спреда «Витаминного», масла «Крестьянского» и «Вологодского»

Оценка качества и приемка молока

К молоку, как к сырью, для производства высококачественных продуктов согласно ГОСТ Р 52054 2003 предъявляют требования по физико-химическим, органолептическим и санитарно-ветеринарным показателям.

Не допускается в молоке резко выраженных кормовых привкусов, особенно лука, чеснока, полыни, которые не исчезают во время технологической обработки. Нельзя принимать молоко со стойким запахом химикатов и нефтепродуктов, с добавлением нейтрализующих веществ, с остаточным содержанием химических средств защиты растений, антибиотиков; с прогорклым, затхлым привкусом, тягучей консистенцией, что свидетельствует о наличии в больших количествах гнилостной и посторонней микрофлоры, выделяющей токсины, которые могут вызывать пищевые отравления молочными продуктами и быть причиной опасных заболеваний. [15]

Помимо стандартных требований к молоку при производстве масла выдвигают особые требования: содержание жира в молоке, степень дисперсности жировых шариков, химический состав молочного жира. С повышением жирности молока увеличивается выход масла и увеличивается степень использования жира, то есть относительно меньшее количество жира остается в обезжиренном молоке и пахте. Размер жировых шариков оказывает существенное влияние на процесс маслообразования. Чем больше размер жировых шариков, тем выше степень использования жира.

В целях повышения качества масла необходимо исключить длительное хранение молока с момента выдаивания до его переработки. Немедленное охлаждение молока после выдаивания, доставка его на завод с температурой не выше 8ºС, сепарирование и быстрая переработка сливок являются залогом получения масла, длительное время сохраняющего свои вкусовые достоинства. Незамедлительное охлаждение молока способствует сохранению бактерицидных свойств в течение длительного времени. Благодаря бактерицидным свойствам в молоке после выдаивания задерживается развитие микроорганизмов. [16]

Таблица 2.9 - Показатели, предъявляемые к молоку по сортам [15]

Показатели
Вкус и запах
Консистенция	Однородная жидкость без осадка и хлопьев. Замораживание не допускается.
Цвет	От белого до светло-кремового
Кислотность, ° Т	16-18	16-18	19-20,99
Степень чистоты по эталону
Бактериальная обсемененность тыс. кл/см³	до 300	300-500	500-1000
Соматические клетки тыс. кл/см³	не >500
Плотность не<, кг/см³
Температура замерзания, °С	не выше минус 0,52

Охлаждение и резервирование молока

Принятое молоко охлаждается в потоке до температуры (4±2)ºС и направляется в емкости промежуточного хранения.

Поступившее на предприятие молоко хранится до переработки в охлажденном состоянии. Цель охлаждения молока заключается в создании условий, значительно замедляющих развитие в нем микроорганизмов. Молоко охлаждают до температуры (4±2)ºС, что способствует увеличению продолжительности бактерицидной фазы (промежутка времени в течение которого размножение бактерий приостанавливается). Бактерицидные свойства молока обуславливаются наличием в нем антибактериальных веществ. Антибактериальными свойствами в молоке обладают иммуноглобулины, лизоцим, некоторые ферменты (пероксидаза и др.) и лейкоциты. При (13-15)ºC начинается быстрое размножение разнообразной микрофлоры, могут накапливаться бактериальные токсины, вызывающие сильные пищевые отравления, появляется окисленный и прогорклый привкусы, повышается титруемая кислотность и молоко свертывается. К тому же при этой температуре активно развиваются психротрофные микроорганизмы, хотя оптимальная температура для них находится между 20 и 25ºC. При 17ºC по истечении 24 часов из менее 100 психротрофных микроорганизмов образуется 10⁶ в 1 см³. При температуре 4ºC содержание мезофильных и психротрофных микробов, а также дрожжей и плесневых грибов не меняется в течение 19 часов. Значительный рост микроорганизмов, особенно грамотрицательных, начинается лишь по прошествии (3-5) дней. Псевдомонады при температуре ниже 4ºC уже не размножаются. [17] Таким образом, охлаждение до (4±2)ºC – это хорошо, с точки зрения торможения развития микроорганизмов. Но с другой стороны, охлаждение ниже 6ºC приводит к изменению составных частей молока. Дело в том, что при этой температуре жир в нем переходит из жидкого в твердое состояние, в результате чего повышается его вязкость и плотность. Вследствие кристаллизации высокоплавких триглицеридов жировых шариков, изменяется состав и свойства их защитных белковых оболочек. Дальнейшее механическое воздействие (перекачивание, перемешивание) может привести к повреждению оболочек и повышению степени дестабилизации жировой фазы. В таком молоке активнее происходит липолиз и окисление липидов. Следовательно, чем ниже температура охлаждения, тем интенсивнее протекают вышеперечисленные процессы. Исходя из вышеизложенного, в проекте режим охлаждения необходимо принимать 4ºC. [16]

Сепарирование молока, получение сливок

Сущность сепарирования заключается в разделении молока под действием центробежной силы на сливки и обезжиренное молоко. Процесс выделения жировой фазы из молока основывается на разности плотностей его жировых шариков (930кг/м³) и плазмы (1036 кг/м³) и может быть описан формулой Стокса:

V=2/9 * (2π /60)² * Rr² n² * (р – р1)]/μ,

где V - скорость выделения жировых шариков, м/с;

R - средний радиус рабочей части тарелки сепаратора, см;

г - радиус жирового шарика, см;

n - частота вращения барабана сепаратора, с^-1;

(р – p1) - разница плотностей плазмы и молочного жира, кг/м3;

μ - коэффициент динамической вязкости, Па*с.

Из формулы следует, что скорость выделения жировых шариков находится, а прямой зависимости от частоты вращения барабана и радиуса тарелки сепаратора, размера жировых шариков, разности показателей плотностей жира и плазмы и обратно пропорциональна вязкости молока. В свою очередь, вязкость молока зависит от температуры: чем выше температура (в рациональном диапазоне), тем лучше условия сепарирования и степень обезжиривания, поскольку снижается вязкость молока[18].

Оптимальная температура сепарирования (35-45)°С. Вязкость молока при этом снижается, разность (р – p1) возрастает, поскольку плотность жира при нагревании понижается быстрее, чем плотность плазмы, и несколько увеличивается размер жировых шариков.

Показатели качества процесса сепарирования является степень обезжиривания молока. Жирность сливок для метода преобразования высокожирных сливок в масло должна составлять 32-37%, а содержание жира в обезжиренном молоке не должно превышать 0,05%. увеличить степень обезжиривания можно повысив температуру сепарирования или частоту вращения барабана сепаратора, либо уменьшив производительность сепаратора.

На полноту обезжиривания влияют равномерность зазоров между тарелками и качество балансировки барабана. Если тарелки помяты, вследствие чего и зазоры между ними не одинаковые, то молоко проходит главным образом там, где зазоры больше. Это нарушает устойчивость процесса и снижает эффективность обезжиривания. Качество балансировки барабана влияет кроме этого на работу механизма и потребляемую мощность.

Положительно влияет на отделение сливок увеличение частоты вращения барабана сепаратора и среднего радиуса рабочей части тарелки. Чем больше внутренний диаметр барабана, тем интенсивней обезжиривание.

Кроме перечисленных факторов, на качество обезжиривания влияют содержание жира в исходном молоке, получаемых сливках, а также сезон года.

Чистота сепарируемого молока существенно влияет на процесс обезжиривания и работу сепаратора. При сепарировании загрязнённого молока загрязнения начинают отлагаться на тарелках сепаратора. Это ухудшает движение молока между тарелками, изменяет скорость движения и продолжительность пребывания частиц в центробежном поле, и, как следствие, ухудшается обезжиривание. В этом случае затрудняется движение обезжиренного молока к периферии, оно, поднимаясь между тарелками, частично выходит через выходное отверстие для сливок, снижая их жирность. [10]

Пастеризация сливок

Пастеризация сливок производится для достижения следующих целей:

-снижения общего количества бактерий;

-дезактивации ферментов, в частности липазы, вызывающей
гидролиз молочного жира;

-уничтожения патогенной микрофлоры;

-придание сливкам и впоследствии маслу привкуса пастеризации.

Температура тепловой обработки сливок должна быть выше по сравнению с молоком, так как молочный жир имеет низкую теплопроводность. Нижний предел выбирают по температуре дезактивации липазы. Нативная липаза разрушается уже при 85°С, а бактериальная более термостойка - она разрушается при температуре (90-95)°С, но в сливках, полученных из молока хорошего качества, вовремя охлаждённого и правильно хранившегося, содержание бактериальной липазы не велико. [10]

Температуру тепловой обработки сливок увеличивают при наличии в сливках посторонних привкусов и запахов, при высокой бактериальной обсеменённости. Но обычно она не превышает 115°С, так как при этом сливки приобретают привкус топлёного молока, перепастеризации, что даёт в готовом спреде привкус топлёного жира.

Технологическая инструкция [3] рекомендует следующие режимы пастеризации сливок: 1 сорта — (85-90)°С, 2 сорта - (92-95)°С, при наличии пороков вкуса и запаха - (105-115)°С.

Для спреда «Витаминного», учитывая пониженное содержание молочного жира, для выраженности запаха и вкуса выбирается режим 115°С без выдержки [5].

Привкус пастеризации в «Вологодском» масле появляется в результате высокотемпературной обработки сливок (95-97) ^ОС, когда ряд аминокислот, в основном серосодержащих, претерпевают химические изменения с образованием сульфгидрильных групп (-SH). Эти группы не являются носителями аромата, но участвуют в сложных образованиях комплекса ароматических и вкусовых веществ: свободных сульфгидрильных групп, свободных аминокислот, сероводорода, лактонов, меланоидинов, летучих жирных кислот и их эфиров, карбонильных соединений. Источниками сульфгидрильных групп являтся сывороточные белки и оболочки жировых шариков. Последние более чувствительны к температурным воздействиям.

Вкус и аромат масла обеспечивают следующие факторы:

Сульфгидрильные группы - SH. В процессе тепловой обработки разрываются - S - S - связи серосодержащей аминокислоты цистеина, входящей в состав сывороточных белков. Кроме того, аминокислота метионин также в своём составе содержит сульфгидрильную группу. Именно с ними большинство учёных связывают появление вкуса пастеризации.

Образование лактонов. Лактоны - это циклические кетоны оксикарбоновых (δ и γ) кислот, входящих в состав триацикглицеридов. С увеличением температуры пастеризации до 115°С содержание их возрастает в 1,5-3 раза.

Карбонильные соединения – ацетольдегид, фурфурол, пировиноградная кислота. При повышении температуры обработки до 115°С содержание их в сливках возрастает на 30 %.

Таблица 2.10 -Вкус и запах сливок в зависимости от температуры тепловой обработки

Температура обработки сливок, °С.	Содержание карбонильных соединений, %.	Характеристика вкуса и запаха.
	103,2	Слабый привкус пастеризации.
	133,2	Чистый вкус, хорошо выраженный привкус пастеризации.
	146,8	Привкус топлёного молока, перепастерилизации.

Сепарирование сливок, получение высокожирных сливок.

Концентрирование жировой фазы сливок осуществляется при температуре 80 °С, что позволяет увеличить степень обезжиривания и повысить производительность сепаратора.

Сливки с массовой долей жира до 45% представляют собой эмульсию, в которой жировые шарики равномерно распределены в объёме и не соприкасаются друг с другом.

Сливки с массовой долей жира от 46 до 61±1% представляют собой эмульсию, где часть жировых шариков находится в контакте друг с другом, но все они обособлены липопротеиновыми оболочками и равномерно распределены в объёме.

Высокожирные сливки - высококонцентрированная эмульсия с массовой долей жира более 62%. Жировые шарики в них соприкасаются друг с другом, а при массовой доле жира более 73±1% находятся в деформированном состоянии.

Высокожирные сливки получают из сливок путём сепарирования на сепараторах специальной конструкции, при этом процесс условно разделяют на стадии:

- сближение жировых шариков;

- уплотнение жировой фазы оболочек жировых шариков (в том числе фосфолипиды).

Первая стадия осуществляется быстрее, а энергия расходуется на преодоление сопротивления среды движению жирового шарика. Замедление процесса на второй стадии (энергия при этом тратится на деформацию и спрессовывание жировых шариков и вытеснение плазмы из капилляров) приводит к снижению производительность сепаратора. На второй стадии концентрирования жировой фазы в результате взаимного трения в барабане сепаратора вместе с плазмой вытесняются вещества оболочек жировых шариков (в том числе фосфолипиды). [16]

Факторы, влияющие на эффективность процесса сепарирования сливок [17].

Массовая доля жира. В сепарируемых сливках данный фактор влияет на производительность сепаратора и жирность пахты. Увеличение жирности исходных сливок с 30 до 40% обуславливает повышение производительности сепаратора в 1,5 раза, снижение СОМО в получасемых высокожирных сливках с 1,92 до 1,66 %.

Кислотность сливок. Повышение кислотности плазмы сепарируемых сливок обуславливает десорбцию липопротеиновых оболочек жировых шариков. При повышении кислотности плазмы сливок с 18 до 23°Т жирность пахты увеличивается в 1,5 раза, а степень дестабилизации жировой эмульсии повышается на 37,5%. При сепарировании сливок повышенной кислотности следует уменьшить производительность сепаратора.

Температура сепарирования. При повышении её увеличивается производительность сепаратора, массовая доля СОМО и воздуха в высокожирных сливках, а массовая доля жира в пахте снижается.

Степень дестабилизации жировой фазы сливок. Чем больше степень дестабилизации, тем выше эффективность сепарирования, производительность сепаратора и меньше массовая доля жира в пахте, что связано с увеличением количества крупных жировых шариков в сливках.

Основные критерии выбора жиров растительного происхождения и их характеристика.

Растительных жиров, потенциально пригодных для выработки спреда, существует множество. В настоящее время на рынке России известно свыше 30 наименований, и список этот продолжает пополняться новыми разновидностями.

В условиях жёсткой конкуренции между производителями спреда важным критерием является качество производимого продукта, которое напрямую зависит от качества исходного сырья, в первую очередь немолочного жира.

Подбор немолочных жиров должен осуществляться с учётом их органолептических свойств, структурно-механических показателей, пищевой и биологической ценности.

Используемые немолочные жиры должны иметь вкус и запах либо сходный с молочным, что предпочтительнее, либо нейтральный. С увеличением степени замены молочного жира растительным выраженность сливочного вкуса и запаха спрэда снижается. Эти же закономерности характерны и при формировании цвета комбинированного масла. Чаще всего предлагаемые к использованию немолочные жиры имеют белый цвет, а в расплавленном состоянии они прозрачны. В этом случае необходимо либо уменьшить степень замены молочного жира, либо использовать красители. При использовании растительных жиров, в состав которых входит краситель жёлтого цвета, такой проблемы не возникает. Этим требованиям удовлетворяют заменители Милкетта SA, NA, Веко, ДР. [12]

Структурно-механические показатели немолочных жиров значительно влияют на показатели готового масла - твёрдость, термоустойчивость, консистенцию. Подбор немолочных жиров следует осуществлять так, чтобы они компенсировали природные недостатки молочного жира (мягкость в весенне-летний период и твёрдость в осенне-зимний).

Основными параметрами подбора являются: твёрдость, содержание твёрдого (закристаллизованного) жира, температуры плавления и застывания.

Твёрдость немолочных жиров предопределяет твёрдость спреда. Для различных немолочных жиров она может значительно отличаться от этого показателя молочного жира.

Рекомендуемая твёрдость [12] немолочных жиров для весенне-летнего периода 130-140Н/м, для осенне-зимнего - 100-120Н/м. По этим показателям более всего подходят заменители Милкетта и Эколакт для летнего периода, Вегамикс и пальмовое масло «Blue team» PRO для зимнего периода.

Температура плавления характеризует соотношение в этих жирах тугоплавких и легкоплавких триглицеридов. Она оказывает большое влияние на потребительские характеристики спрэда. Молочный жир полностью плавится во рту при 36°С. Для полноценных ощущений при употреблении комбинированного масла важно, чтобы температура плавления смеси молочного и немолочного жиров соответствовала этому значению. При этом для немолочного жира она должна быть (35-37)°С для весенне-летнего периода и (32-34)°С для осенне-зимнего. В первом случае подходят жиры Милкетта S, SA, Эсколат, Арго Ойл.

Содержание твёрдого жира влияет на способность к кристаллизации, что в свою очередь, обуславливает характеристики готового масла и технологические свойства жиров: скорость охлаждения и производительность маслообразователя, температуру продукта на входе в маслообразователь и на выходе из него (для метода преобразования).

Кристаллизированный молочный жир, твёрдый при низкой температуре, сохраняет форму и пластичность при комнатной температуре и полностью плавится при температуре (35-36)°С. Различный состав молочного жира, полученного в разное время года, придаёт сливочному маслу различную твёрдость. При замене в масле молочного жира растительным количество кристаллизованного жира в смеси изменится.

Немолочные жиры подбираются таким образом, чтобы их свойства плавления соответствовали свойствам плавления молочного жира. По этим свойствам наиболее подходят заменители серии Милкетта, Акобленд, Веко, ДР, Союз 5/2, Витао 30, Эколакт, Арго Ойл, т.е. заменители на основе многокомпонентных смесей растительных масел.

С точки зрения пищевой и биологической ценности предпочтение должно оказываться тем заменителям и растительным жирам, которые содержат наибольшее количество ненасыщенных жирных кислот в составе триглицеридов. Косвенным показателем этого является йодное число - чем выше йодное число, тем больше ненасыщенных жирных кислот входит в состав жира, тем выше его биологическая эффективность. Наилучшие показатели у Акобленд СЕ и Эколакт.

Ненасыщенные жирные кислоты могут быть представлены цис- и трансизомерами. В настоящее время нет однозначного мнения о вреде или безвредности трансизомеров. Однако следует сказать, что они имеют совсем другие свойства. В отличие от цисизомеров ненасыщенных жирных кислот они тугоплавки и с этой точки зрения не обеспечивают высокой пищевой ценности продукта. [12]

Институтом питания РАМН рекомендованное количество транизомеров жирных кислот в масле составляет не более 8% от общего количества кислот, и это необходимо учитывать при подборе немолочных жиров и составлении рецептур комбинированного масла.

Таким образом, проблема подбора немолочных жиров для производства сливочного масла должна решаться с учётом комплекса перечисленных требований, касающихся их состава и свойств. Можно отметить, что предпочтение следует отдать заменителям на основе многокомпонентных смесей растительных масел, таким как Милкетта, Веко, ДР, Эколакт и другим, имеющим наилучшие показатели по перечисленным критериям подбора.

Все немолочные жиры перед использованием должны пройти технологические испытания — на сочетаемость с коровьим (сливочным) маслом по органолептическим, физико-химическим, микробиологическим и другим показателям, с учётом которых оптимизируются дозы их внесения, уточняются параметры производительного процесса, устанавливаются сроки годности масла.

Не следует останавливаться на одном виде немолочного жира. В зависимости от сезона года, различного состава и свойств молочного жира, продукт может иметь наилучшие потребительские качества при использовании более или менее твёрдых растительных жиров.[12]

Приготовление эмульсии немолочного жира. Сепарирование эмульсии.

Блоки немолочного жира плавятся при температуре (52±2)°С [12] в ванне за счет подачи в рубашку пара, а затем расплавленный жир смешивается с обезжиренным молоком.

Эмульгирование осуществляется путём циркуляции смеси пахты и немолочного жира насосом в течение 15 минут, а затем для лучшего диспергирования смесь пропускается через коллоидную мельницу.

Диспергирование немолочного жира в пахте осуществляют на коллоидной мельнице, при этом образуется достаточно стойкая эмульсия за счёт формирования у капелек жира защитной оболочки, похожей по строению на оболочку жирового шарика, за счёт фосфолипидов и сывороточных белков, содержащихся в пахте.

Эмульсию направляют на тепловую обработку при 85°С без выдержки, а затем на сепаратор для получения высокожирных сливок. Общие закономерности сепарирования эмульсии такие же, как при сепарировании молочных сливок.

Массовая доля влаги в высокожирных сливках и эмульсии после сепарирования должна быть на 0,4-0,8% (в среднем 0,6%) меньше, чем в готовом масле, так как при маслообразовании выделяется связанная оболочками жировых шариков влага, не определяемая при анализе. [12]

Составление высокожирной смеси и ее нормализация

Смесь составляют в нормализационных ваннах, куда подают высокожирные сливки, а затем высокожирную эмульсию немолочного жира. Количество компонентов определяют по тензометрическому взвешивающему устройству.

Если в состав немолочного жира не входят краситель и ароматизатор, то вносят также и их. Мешалки должны находиться непрерывно в работе для исключения расслоения эмульсии и для тщательного перемешивания компонентов.

После этого аналитически определяется массовая доля влаги в высокожирной смеси, которая должна составлять 17,9%, то есть на 0,6% меньше, чем требуется в готовом продукте. [10]

Если массовая доля влаги в смеси меньше требуемой, то смесь следует нормализовать пахтой. Массу пахты, необходимой для нормализации высокожирной смеси, рассчитывают по формуле:

М = Мв.м.* К * (Вт-Вн)/100,

где Мв.м. - масса нормализующей высокожирной смеси, кг;

К - коэффициент нормализации, равный количеству пахты, которое необходимо добавить на каждые 100кг высокожирной смеси, чтобы повысить массовую долю влаги в ней на 1 %, кг;

Вт - требуемая массовая доля влаги в высокожирной смеси, %;

Вн - массовая доля влаги в высокожирной смеси до нормализации,%

Коэффициент определяют исходя из массовой доли сухих веществ на пахте:

К = 100/ (Вп- Вм),

где Вп - массовая доля влаги в пахте, %;

Вм - массовая доля влаги в масле, %. [16]

Внесение компонентов, составление смеси, получение белково-жировой дисперсии

При производстве спредов представляются неограниченные возможности комбинирования состава, органолептических показателей, биологической эффективности посредством использования растительных масел, различных ингредиентов улучшателей качества (ароматизаторов и стабилизаторов структуры, вкусовых добавок, антиокислителей жира и антимикробных препаратов, витаминов, БАД), использование которых при производстве масла не одобряется или не получило широкого применения.

В данном проекте предлагается использование в качестве наполнителя продуктов, полученных из природного сырья, а именно из облепихи.

Для получения спреда с однородной пластичной консистенцией и структурно-механическими показателями необходимо применение стабилизаторов структуры – веществ, способствующих удержанию компонентов продукта в гомогенном состоянии и предотвращающие отделение влаги при разрушении структуры продукта.

В сливки, жирностью 80%, подогретые до температуры (60-65)ºС, вносят в качестве стабилизатора структуры БАД «Полис», полученной из мякоти облепихи при измельчении и сушке до содержания влаги - 14%, жира - 35%, белка - 7,78%.

Содержащиеся в тонкоизмельчённой биодобавке белки, пектины, клетчатка обусловливают, её хорошие эмульгирующие и стабилизирующие свойства, что является весьма важным при выработке спредов, в технологии которых, для получения агрегативной устойчивости системы, предполагается обязательное использование различных композиций эмульгаторов и стабилизаторов.

При чём основные концепции выбора стабилизирующих систем в первую очередь ориентированы на группу соединений природного происхождения, обладающих максимальной функциональностью.

При производстве спреда проектом предлагается внесение в подогретые сливки 1,5% масляно-витаминного продукта, жирностью 99,9%, выработанного диффузионным методом при нагревании в жидком растительном масле (подсолнечном, кукурузном) облепиховой мякоти с последующим отделением жидкой фракции прессованием.

Наряду с высокой биологической ценностью масляно-витаминного продукта, продукт характеризуется и высокими антиоксидантными свойствами, что обусловлено содержанием природных антиокислителей – токоферолов и каротиноидов, в том числе ß-каротина, ликопина, криптоксантина.

Добавление в спред масляно-витаминного продукта позволяет получить микробиологически стабильный продукт, при этом более длительное время сохраняются нативность свойств и качество продукта. Вместе с тем каротиноиды, являясь пигментами, положительно влиящими на цветовую гамму, придают продукту приятный желтоватый оттенок. [19, 20, 21]

Внесение в качестве улучшателя вкуса при производстве спреда «Витаминный» десертной в проекте предложено использование подсластителя «Стевиозид» (натуральный подсластитель растительного происхождения, выделяемый из стевии – многолетнего травянистого растения), данный выбор позволяет выработать продукт приятный по вкусу.

В настоящее время Европейским законодательством по пищевым продуктам разрешены к применению на территории Европейского Союза, а также в России такие подсластители, как аспартам, цикломаты, ацесульфам К, сукралоза, сахаринат натрия, неогеспередин ДС и стевиозид. Все они, за исключением стевиозида, являются синтетическими по способу производства, вызывая тем самым сомнения относительно их безвредности для здоровья. Установлено, что по сравнению с сахаром стевиозид обладает несколько большей продолжительностью наступления максимальной сладости и её угасания. Стевиозид обладает высокими технологическими свойствами: хорошей растворимостью в молочном сырье, стабильностью при термообработке, приятным сладким вкусом. Необходимое количество стевиозида согласно рецептуры, вноситься в смесь. [22]

Смесь компонентов с помощью специального узла перекачивающего-диспергирующего, который обеспечивает рециркуляцию продукта в течение 30 минут при температуре 60-65°С, данный режим обеспечит необходимое диспергирование.

Все вышеперичесленные операции проводятся в ёмкости с рубашкой.

Преобразование высокожирных сливок в масло

Сущность процесса маслообразования заключается в обращении фаз жировой эмульсии типа масло-вода в эмульсию вода-масло посредством интенсивной термомеханической обработки высокожирных сливок. Высокожирные сливки охлаждаются в результате контакта с охлаждаемой стенкой аппарата при продавливании их насосом через маслообразователь. При этом происходит интенсивное образование центров кристализации, отвердевание значительной части жира, обращение фаз жировой эмульсии и диспергирования образующихся кристаллоагрегатов жира. [10]

При охлаждении высокожирных сливок ниже точки затвердевания молочного жира в первую очередь выкристаллизовываются глицериды, входящие своими длинными углеводородными цепями в состав оболочки жирового шарика. Это изменяет существенное равновесие молекулярных сил в адсорбционно-гидратной оболочке, уменьшая ее устойчивость против разрыва. Изменение агрегатного состояния молочного жира вызывает увеличение вязкости вследствие образования внутри жирового шарика кристаллического каркаса из твердых глицеридов, что ускоряет разрыв оболочки. Следовательно, процесс деэмульгирования у такой полидисперсной системы, как высокожирные сливки, растянут во времени, зависит от температуры и интенсивности механического воздействия.

Интенсивность кристаллизации глицеридов и обращения фаз зависти от температуры охлаждения сливок и затрат энергии на механическую обработку продукта. Механическая энергия, приложенная извне, расходуется на преодоление вязкости трения среды и деформацию жировых шариков.

Процесс маслообразования условно разделяют на три стадии.

На первой стадии высокожирные сливки охлаждаются до температуры массовой кристаллизации триглицеридов, зависящей от их жирно-кислотного состава. При этом продукт остается эмульсией жира в плазме молока.

Вторая стадия – дестабилизация жировой эмульсии и кристаллизации глицеридов при одновременном дальнейшем охлаждении и интенсивном перемешивании продукта начинается, при достижении высокожирными сливками температуры 22°С, при содержании в них твердого жира 1,5-2 %. Обращение фаз – процесс скоротечный, в доли секунды степень дестабилизации жировой эмульсии достигает 70-80 %, скорость охлаждения на этой стадии в несколько раз меньше, чем на первой; пробы продукта на второй стадии быстро затвердевают (5-20 с), то есть это уже масло, но с грубой крошливой консистенцией. В нем преобладает кристаллизационная структура, представляющая собой каркас из сросшихся кристаллов, к тому же с преобладанием низкоплавкой α-кристаллической формы и аморфной γ-формы.

На третьей стадии интенсивное механическое перемешивание продукта предупреждает образование крупных кристаллов жира, обуславливает равномерное распределение жидкой и твердой фаз жира и всех других структурных компонентов – формируется коагуляционная структура масла. [10]

Коагуляционная структура – это мелкокристаллические образования, в которых отдельные частицы соединены сравнительно слабыми и подвижными связями. Она создается после разрушения кристаллизационной структуры и обладает тиксотральными свойствами, то есть может восстанавливаться после разрушения. Масло оптимальной консистенции должно иметь преимущественно коагуляционную структуру, однако, кристаллическая структура не должна полностью отсутствовать, иначе говоря, в масле должна быть коагуляционно-кристаллическая структура.

Таким образом, излишнее механическое воздействие на отвердевающий жир во время третьей стадии приводит к получению масла с излишне ослабленными прочностными связями кристаллической системы и мягкой не термоустойчивой консистенции.

Рассмотрим факторы, влияющие на ход процесса превращения высокожирных сливок в масло. [10]

Состав молочного жира. В весенне-летний период в молочном жире преобладают легкоплавкие триглицериды, поэтому во избежание получения излишне мягкой, не термоустойчивой консистенции необходимо увеличить производительность аппарата и повысить температуру масла на выходе. Продукт при этом быстрее через маслообразователь, что обуславливает уменьшение зоны кристаллизации и снижение интенсивности его механической обработки.

В осенне-зимний период следует уменьшить производительность маслооборазователя и снизить температуру охлаждения. Это увеличивает пребывание продукта в зоне кристаллизации и механическое воздействие на него, что предотвращает твёрдую и крошливую консистенцию у масла, содержащего в этот период большее количество тугоплавких глицеридов.

В масле с комбинированным жировым составом гораздо больше триглицеридов, имеющих низкую температуру плавления, поэтому производительность маслообразования снижается на 30%.

Условия охлаждения высокожирных сливок. Кристаллизация глицеридов наиболее успешно развивается и завершается при охлаждении до (10-17)°С. При более низкой температуре вязкость продукта затрудняет равномерное распределение жидкой и твёрдой фаз жира, и масло становится менее гомогенным.

Изменение скорости охлаждения на первой стадии процесса не оказывает заметного влияния на свойства масла.

При повышении скорости охлаждения на второй стадии в жире образуется метастабильные α и γ-модификации и на выходе из аппарата в нём продолжается интенсивная кристаллизация и полиморфные превращения с образованием более прочной кристаллической структуры и твердой консистенции.

Таким образом, для обработки комбинированной смеси, имеющей низкую температуру отвердения, её необходимо быстро охладить на первой стадии до низкой температуры и незначительно доохладить на второй.

Интенсивность механического воздействия. Перемешивание высокожирных сливок улучшает теплообмен, содействует возникновению кристаллических образований в молочном жире и обеспечивает равномерное распределение основных компонентов в масле, что способствует получению масла пластичной консистенции. Процесс маслообразования в установке Я5-ОМС идёт следующим образом. На первом этапе высокожирные сливки охлаждаются в пластинчатом скребковом охладителе, молочный жир переходит в переохлаждённое состояние, высокоплавкие триглицериды кристаллизуются, структура изменяется, и толщина оболочек жировых шариков уменьшается, эмульсия переходит в область метостабильного состояния. По мере повышения концентрации молочного жира в смеси, снижается стабильность эмульсии, дестабилизация происходит при меньшем содержании кристаллической фазы и, следовательно, при более высокой температуре. Поэтому температура для масла с пониженным содержанием молочного жира и повышенным содержанием влаги будет низкой (10-14)°С.

На следующей стадии процесса охлаждённый продукт подвергается интенсивной механической обработке с удельной мощностью до 3,5кВт/кг. При этом за 2-З с происходит разрушение эмульсии и практически полное обращение фаз с хорошим диспергированием влаги.

В дальнейшем продукт подвергается термомеханической обработке в структурообразователе, где формируются структурно-механические свойства масла. В результате из аппарата выходит продукт твёрдообразнои консистенции, подобной маслу, выработанному методом сбивания. Масло направляется в приёмный бункер фасовочного автомата. Температура масла на выходе (9-16)°С. [10]

Фасовка и хранение

Спред «Витаминный», масло «Крестьянское» и «Вологодское» фасуется в прямоугольные брикеты из кашированной фольги массой 180 г.

Кашированная фольга является лучшим упаковочным материалом, широко используемым в настоящее время, состоит из двух склеенных слоев. Алюминиевой фольги толщиной около 5 мкм и пергамента либо подпергамента. Она не пропускает ультрафиолетовые лучи, практически непроницаема для света, пара и воздуха, пропускает лишь 1 г/м² водяного пара за 24 часа, придает маслу хороший товарный вид, способствует сохранению качества продукта. Усушка влаги из поверхностных слоев масла, упакованного в кашированную фольгу, в 4-6 раз меньше, чем в пергамент, глубина слоя штаффа соответственно 0,1-2 мм.

Спред должен храниться на предприятии-изготовителе при температуре не выше минус 5°С и относительной влажности не более 80% не более 20 суток. Масло «Крестьянское» должно хранится при температуре минус (6±3)°С не более 60 суток. Масло «Вологодское» должно хранится при температуре минус (6±3)°С не более 30 суток. [3, 4, 5, 23]

2.1.4.2 Обоснование технологических режимов при выработке напитков из пахты. Пахта «Диетическая», напиток «Сладкий»

Пахту после выработки масла оценивают по качеству и микробиологическим показателям. Охлаждают и резервируют. Кислотность ее должна быть не более 21°Т и температура от 3 до 15°С. [13]

Тепловая обработка пахты.

В связи с высокой вероятностью вторичного обсеменения пахту необходимо пропастеризовать. [13]

Выбранная температура пастеризации (85-90)°С объясняется тем, что нагревание пахты до 60°С практически не вызывает изменения ее составных частей. При дальнейшем нагревании, в первую очередь, изменяются термолабильные белки (неустойчивые к нагреванию белки — альбумины, глобулины), минеральные вещества, витамины, ферменты.

Казеин при нагревании до 140°С изменяется незначительно, и лишь дальнейшее нагревание вызывает его денатурацию.

Сывороточные белки при нагревании до 100°С денатурируют практически полностью, молочный сахар практически не изменяется, а минеральные соли уже при 95°С значительно изменяются. Фосфорнокислые и лимоннокислые кальциевые соли из растворимого состояния переходят в нерастворимое, что способствует образованию молочного камня на нагревающих стенках тепловых аппаратов.

Ферменты при нагревании до 60°С разрушаются не значительно, а (80-85)°С приводят к инактивации большинства ферментов.

Эффективность пастеризации зависит от температуры нагревания и продолжительности воздействия.

Длительная пастеризация (85-90)°С от 5 до 10 минут оказывает минимальное влияние на изменение физико-химических свойств пахты и в то же время обеспечивает надежный подогрев всей пахты и уничтожение микроорганизмов.

Метод длительной пастеризации пахты способствует удалению из пахты углекислого газа, вследствие его, незначительно снижается кислотность пахты (на от 0,5 до 1°Т).

Наилучший режим тепловой обработки для получения наиболее прочного сгустка, не отделяющего сыворотки во время хранения – (80-95)°С, 5-10 минут, такой режим и соответствует температуре пастеризации при производстве пахты «Диетической» и напитка «Сладкий». [13]

Охлаждение до температуры заквашивания, заквашивание.

Пахту охлаждают до температуры (28-30)°С. Температура заквашивания зависит от вида продукта и близка к оптимальной температуре развития бактерий, вносимых в пахту.

В данном дипломном проекте предусмотрено использование культур DVS.

Закваска

Закваска – основной источник внесения желаемой микрофлоры в пахту при производстве кисломолочный напитков. При внесении закваски пахта обогащается микрофлорой, а при создании благоприятных условий для их развития в продукте накапливаются вкусовые и ароматические вещества.

Таблица 2.11 - Состав микрофлоры заквасок

Продукт	Состав микрофлоры и закваски
Пахта «Диетическая»	Str.thermophilus L. acidophilum
Напиток «Сладкий»	Str.thermophilus L. acidophilum

В проекте предусматривается использование в качестве заквасок культуры DVS в виду их преимуществ:

-прямое внесение в танк, простота использования;

-наименьший риск заражения посторонней микрофлорой;

-высокая активность;

-отсутствие риска загрязнения бактериофагом;

-постоянство состава (не нарушается соотношение между штаммами), что позволяет получать продукт постоянно высокого качества;

-гибкость использования в производстве;

-закваска работает на молоке с пониженными качественными характеристиками;

-экономия электричества, воды, затрат на среды и т.д.;

-потери закваски исключаются;

-возможность производства продуктов без использования стабилизирующих ситем;

-наименьшее инвестирование средств в оборудование для улучшение качества продукции. Кроме того, нет необходимости в обслуживании персоналом, строительстве заквасочных отделений и приобретении заквасочного оборудования, упрощение работы лаборатории;

-постокисление практически отсутствует;

-в процессе ферментации подавляется посторонняя микрофлора;

-одно из главных достоинств использования культур DVS – получение ферментированных продуктов высокого качества с большими сроками хранения.

Бактериальная чистота культур

Культуры DVS отвечают следующим требованиям стандарта:

-дрожжи и плесневые грибы – менее 10 КОЕ/г;

-палочковидные (посторонние) – менее 10 КОЕ/г;

-Staphylococcus aureus – менее 10 КОЕ/г;

-Salmonella – отсутствует в 25г;

-Listeria – отсутствует в 25г.

Хранение культур

Культуры DVS (лиофилизированные) должны хранится при температуре минус 18°С или ниже (морозильная камера бытового или торгового холодильника) в течение 12 месяцев. При плюс 5°С срок хранения составляет минимум 6 недель.

Упаковка и условия поставки

Культуры DVS поставляются в пакетах из алюминиевой фольги, содержащих стандартное количество культуры в условных единицах активности: 500 ед., 200 ед., 50 ед.

Способ применения

Нормализованную смесь заквашивают культурой непосредственно в резервуаре. Перед использованием пакет надрывают в указанном месте, предварительно обработав ножницы и край пакета спиртом, и содержимое высыпают непосредственно в резервуар с нормализованной смесью. После этого содержимое резервуара перемешивают в течение 15-20 мин. И оставляют в покое до образования сгустка.

Сквашивание

Важнейшими процессами, происходящими при выработке кисломолочных продуктов, являются коагуляция казеина и гелеобразование. От правильности их проведения зависит не только консистенция свежеприготовленных кисломолочных продуктов, но и сохранение ими первоначальной структуры в про при выработке кисломолочных продуктов вызывает образующаяся при молочнокислом брожении лактозы молочная кислота, т.е. происходит кислотная коагуляция казеина или кислотное свёртывание белка пахты.

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О = 4 СН₃СНОНСООН

молочный молочная

сахар кислота

Сущность кислотной коагуляции казеина сводится к следующему: молочная кислота при накоплении в пахте снижает отрицательный заряд мицелл казеина, так как Н-ионы подавляют диссоциацию свободных карбоксильных групп фосфорной кислоты казеина: группы СОО переходят в СООН, а РО₃^2- – в РО₃Н₂. В результате этого перехода достигается равенство положительных и отрицательных зарядов, то есть наступает изоэлектрическое состояние казеина (при рН = 4,6-4,7), в котором происходят конформационные изменения макромолекул белка и они теряют свою растворимость и устойчивость. Так как кальций и фосфат кальция являются важными структурными элементами комплекса, их переход в плазму пахты дестабилизирует мицеллы казеина и вызывает их диспергирование.

Образующаяся молочная кислота также сильно влияет и на солевой состав пахты, что в свою очередь, приводит к изменению его физических свойств. Как более сильная кислота, она вытесняет фосфорную и лимонную кислоты из их соединений, разрушая тем самым буферные системы пахты. При этом фосфаты и цитраты кальция пахты переходят в более растворимые лактаты кальция:

СаНРО₄ + 2 С₃Н₆О₃ = (С₃Н₅О₃)₂ Са + Н₃РО₄

Са₃(С₆Н₅О₇)₂ + 6 С₃Н₆О₃ = 3 (С₃Н₅О₃)₂Са + 2 С₆Н₈О₇

Это способствует лучшему усвоению кальция организмом человека при употреблении кисломолочных продуктов по сравнению с молоком.

При постепенном понижении рН пахты и приближении его к изоэлектрической точке (начиная с рН = 5,2-5,3) частицы казеина при столкновении образуют нерастворимые в воде агрегаты и нити, одновременно с этим наблюдается их распад. Затем процесс агрегирования начинает преобладать и происходит формирование единой пространственной сетки молочного сгустка, в петли которой захватывается дисперсионная среда с шариками жира и другими составными частями пахты. Таким образом, наступает процесс гелеобразования – обратимого превращения золя в гель.[13]

Перемешивание и охлаждение сгустка

После окончания сквашивания сгусток перемешивают до получения продукта однородной, достаточно вязкой консистенции без комков сгустка.

Перемешивание осуществляется до тех пор, пока сгусток не приобретет нужную консистенцию.

После этого продукт охлаждают до (3-8)°С, чтобы не было процессов развития микроорганизмов. При данной температуре идет уплотнение сгустка и продукт поступает в реализацию. [13]

Особенности и технологии напитка «Сладкий»

Просеивают сахар и смешивают его с горячей пахтой. Полученная смесь подвергается тепловой обработке. [13]

Дата добавления: 2015-08-13