Молочная промышленность

Консервирование молока

Молоко и молочные продукты занимают важное место в питании человека. Они обеспечивают организм сбалансированными и легкоусвояемыми белками, жирами, углеводами, минеральными веществами и витаминами.

Молоко представляет собой высокопитательную среду для развития микроорганизмов и подвергается бактериальной и ферментативной порче. Срок хранения его даже в охлажденном состоянии исчисляется часами.

Производство продуктов консервирования молока, молочного сырья является важной отраслью хозяйства страны. Сгущенные и сухие молочные консервы обладают рядом функциональных свойств, которые делают их полезными и для непосредственного употребления, и при использовании в качестве основы для производства широкой гаммы продуктов из восстановленного молока, и в качестве компонентов для выработки разного рода комбинированных продуктов в пищевой, кондитерской и других отраслях промышленности.

Продукты консервирования молока, молочного сырья это специально обработанное молоко, сливки, обезжиренное молоко, пахта, сыворотка. Они способны длительное время храниться без порчи, удобны для упаковывания, фасования, маркировки, длительного хранения, дальних перевозок, высокотранспортабельны, высокопитательны, при растворении в воде легко восстанавливаются до исходного состояния. При производстве молочных консервов обязательно требуется удалить из молока воду, что является достаточно простой операцией. Однако природа исходного сырья, его отношение к высоким физическим температурам, способность подвергаться различным химическим и физическим превращениям в процессе обработки делают технологию производства молочных консервов весьма сложной.

Теоретические основы и принципы консервирования молока

Консервирование пищевых продуктов состоит в обработке их особыми способами для предохранения от порчи, вызываемой биохимическими и микробиологическими факторами при длительном хранении.

Главной причиной изменения пищевых продуктов в процессе хранения является жизнедеятельность микроорганизмов. Поэтому в основе всех способов консервирования лежат приемы, направленные на:

  • удаление микроорганизмов, ферментов;
  • уничтожение микроорганизмов;
  • подавление микроорганизмов путем создания неблагоприятных условий для их жизнедеятельности;
  • инактивацию ферментов.

В основу консервирования пищевых продуктов положены четыре принципа: биоз, ценоанабиоз, абиоз, анабиоз.

Метод консервирования по принципу биоза основан на естественном иммунитете живых организмов, сопротивляющихся воздействию микробов. Он используется при хранении молока в состоянии бактерицидной фазы. Для длительного хранения продуктов этот метод не пригоден.

Сущность ценоанабиоза состоит в замене естественной микрофлоры продукта иной микрофлорой. В молочной промышленности ценоанабиоз используют при производстве кисломолочных продуктов и творога.

Консервирование по принципу абиоза основано на полном уничтожении микроорганизмов, содержащихся в продукте. Это достигаётся различными физикохимическими воздействиями:

  • тепловой обработкой (стерилизация);
  • «холодной» обработкой (обеззараживание ультрафиолетовыми лучами, лазерными лучами, ультракороткими волнами, химическими веществами);
  • механическими средствами (ультрафильтрация, бактериоотделение).

Консервирование с применением химических веществ основано на их реакции с протоплазмой бактериальной клетки. При этом происходит дегидратация, высаливание и свертывание белков, вследствие чего жизнедеятельность бактериальной клетки нарушается. К химическим консервантам относятся бензойная кислота и ее натриевая соль, борная, салициловая и другие кислоты. Однако подавляющее большинство консервантов небезвредно с санитарногигиенической точки зрения, поэтому не только их применение, но и содержание в пищевых продуктах строго ограничено. В молочноконсервной промышленности консервирование воздействием различных химических веществ не применяется. Используется низин для действия на споры, снижая их термоустойчивость; вместе с тепловой стерилизацией сорбиновая кислота и ее соли оказывают сильное бактерицидное действие на дрожжи и плесени.

Принцип анабиоза заключается в подавлении бактериальных процессов химическими или физическими средствами.

К химическим средствам относятся понижение рНсреды (ацидоанабиоз) и хранение при отсутствии кислорода (в вакууме, атмосфере углекислого газа, азота и других инертных газов). К физическим охлаждение (психроанабиоз), замораживание (криоанабиоз), повышение осмотического давления (осмоанабиоз) и высушивание (ксероанабиоз).

Сохранение продуктов при изменении реакции среды (р1-1) основано на том, что большинство микроорганизмов развивается в нейтральной или слабощелочной среде, плесени и дрожжи в слабокислой. При температуре, благоприятной для развития молочнокислых бактерий, образуется молочная кислота, которая угнетает жизнедеятельность гнилостных и некоторых других бактерий. На этом основано производство кисломолочных продуктов (простокваша, кефир, ацидофилин и др.).

В атмосфере инертных газов (углекислый газ, азот) с упаковыванием в герметическую тару в промышленных условиях хранят молочный жир, сухие молочные продукты, сухие детские и диетические молочные продукты.

При психроанабиозе (охлаждении) жизнедеятельность микроорганизмов полностью не подавляется. Более эффективен криоанабиоз (замораживание), который применяется для длительного хранения многих молочных продуктов (творог, сметана, масло). Методы охлаждения и замораживания как самостоятельные технологические приемы используются в молочноконсервной промышленности только в отношении молокасырья.

Как видно, принцип анабиоза связан с воздействием на воду продуктов, от состояния и содержания которой зависит жизнедеятельность микрофлоры. На этом принципе основано производство всех видов молочных консервов (за исключением стерилизованных), а поэтому основы приемов обработки и параметры консервирования рассматриваются самостоятельно и более подробно.

Активность воды, как параметр консервирования, основанный на анабиоза

В промышленном производстве молочных консервов, основанном на анабиозе, используются следующие способы обработки, связанные с воздействием на воду продуктов:

  1. концентрирование сгущением или совместно сгущением с растворением в оставшейся воде консервирующего средства. Такая обработка обеспечивает подавление жизнедеятельности микроорганизмов;
  2. концентрирование сгущением с последующей тепловой стерилизацией, уничтожающей все виды микроорганизмов как в вегетативной, так и в споровой формах;
  3. концентрирование сушкой предварительно подсгущенного консервируемого продукта.

Обеспечивается прекращение жизнедеятельности микроорганизмов изза полного отсутствия в продукте свободной воды, доступной для них.

Как видно, в процессе перечисленных способов обработки удаляется вода до того или иного уровня остаточной влажности. Следовательно, продукты консервирования молока и молочного сырья являются концентратами. В зависимости от кратности концентрирования молочные консервы разделяются на сгущенные, обладающие текучестью, и сухие, характеризующиеся свободной сыпучестью.

Вода как составная часть пищевых продуктов

Вода является важнейшим компонентом пищевых продуктов. Различают четыре формы связи воды с компонентами пищевых продуктов: химическую, адсорбционную, осмотическую и калиллярносвязанную. Взаимодействие сухих веществ и воды в пищевых продуктах зависит от их вида.

Связь отдельных составных частей сухого вещества молока с водой кратко характеризуется следующим образом: молочный жир вода связана с фосфатной группой фосфолипидов. При этом основная гидратная оболочка образуется вокруг фосфатной группы: белки в водном растворе гидратированы. В зависимости от аминокислотного состава белков связанная вода в них колеблется от 0,2 до 1 г·г 1 .Гидратация увеличивается при денатурации белков; лактоза, кислоты, минеральные соли растворены в воде.

Учитывая, что по массовой доле влаги все пищевые продукты различаются, принята следующая систематизация их по этому показателю:

  • первая группа продукты высокой влажности; массовая доля влаги в них более 40%;
  • вторая группа со средней или промежуточной влажностью при колебании массовой доли влаги в них от 10 до 40% (по другим источникам от 15 до 30%). Эти продукты принято называть продуктами промежуточной влажности или сокращенно ППВ;
  • третья группа продукты низкой влажности, составляющей менее 20%.

В первой группе большая часть воды находится в свободном состоянии, т. е. не связана с компонентами продуктов. В продуктах второй группы уже значительная часть воды связана с компонентами сухих веществ. В продуктах третьей группы почти вся вода находится в прочной связи с компонентами сухого вещества.

В соответствии с рассмотренной систематизацией пищевых продуктов сгущенные молочные консервы с сахаром могут быть отнесены ко второй группе, т. е. к группе ППВ. Уровни влажности этих продуктов характеризуются относительным давлением водяного пара над ними в пределах от 0,6 до 0,9, что оставляет возможность роста некоторых видов дрожжей и плесеней. Сухие молочные консервы при массовой доле связанной влаги в них не более 5% (в зависимости от вида продукта), согласно рассмотренной систематизации относятся к третьей группе пищевых продуктов. Характерным для них является колебание относительного давления водяного пара над продуктом в пределах от 0 до 0,6. При таких условиях микроорганизмы в продукте не развиваются.

Исследования последних четырех десятилетий показали, что с учетом многообразия форм связи воды с составными частями сухих веществ пищевых продуктов, а также участия воды в возможных ферментативных и неферментативных изменениях их в процессе хранения, необходим такой параметр, с помощью которого можно было бы надежно и научно обоснованно оценить тот или иной способ консервирования. Оказалось, что этим требованиям наиболее полно отвечает такой пара метр консервирования, как активность воды.

Применяемый параметр осмотического давления этому требованию полностью не отвечает, хотя эти параметры взаимосвязаны. Активность воды отражает внутреннее состояние продукта, осмотическое же давление характеризует взаимодействие продукта с внешней средой. Экспериментально проще определить активность воды, чем величину осмотического давления.

В научную терминологию понятие «активность воды было введено В. И. Скоттом в 1952 г Он доказал, что при определенных условиях между термодинамической активностью воды и ростом микроорганизмов существует Взаимосвязь. Исходя из этого оптимальные условия устойчивости пищевых продуктов к химическим и микробиологическим процессам должны определяться не на основе их абсолютной влажности, а на основе значения показателя активности воды, характеризующей ее доступность для микроорганизмов. С помощью показателя активности воды устанавливается взаимосвязь между наличием в продукте доступной для микроорганизмов воды и вероятностью жизнедеятельности в этом продукте тех или иных видов микрофлоры. Продукты консервирования молока, молочного сырья это специально обработанное молоко, сливки, обезжиренное молоко, пахта, сыворотка, способные длительное время храниться без порчи, удобные для упаковывания, фасования, маркировка, длительного хранения, дальних перевозок, высокотранспортабельные, высокопитательные, при растворении в воде легко восстанавливающиеся до исходного состояния. Информация о такой связи особенно важна для производства молочных консервов, поскольку технология консервирования молока и другого молочного сырья заключается в удалении какойто части воды с помощью консервирования сгущением или в удалении всей свободной и доступной для микроорганизмов воды комплексно предварительным сгущением и последующей сушкой. В дополнение к этому при концентрировании только сгущением, с целью ограничения доступности оставшейся в продукте воды для жизнедеятельности микроорганизмов, в ней растворяют добавляемое в продукт консервирующее средство, которое связывает часть этой воды (сахароза и др.). В отношении углеводов эта связь отличается большой прочностью даже при их невысоких концентрациях. Эту воду трудно удалить из продукта.

Численно активность воды в том или ином пищевом продукте равна относительной влажности среды, находящейся в этом продукте В равновесном состоянии. С физикохимической точки зрения активность воды характеризует способность воды к улетучиванию из раствора относительно способности к улетучиванию чистой воды при одной и той же температуре.

При удалении из пищевого продукта свободной воды величина активности воды уменьшается, что позволяет характеризовать степень ее доступности для тех или иных видов микроорганизмов. Проблема взаимосвязи между наличием доступной для тех или иных видов микроорганизмов воды в продукте и вероятностью их жизнедеятельности в нем изучалась и изучается многими исследователями. В настоящее время консервирование пищевых продуктов принято рассматривать как способ регулирования активности воды в продукте до такого уровня, при котором рост микроорганизмов или становится невозможным, или в значительной мере подавляется.

Активность воды (ав), характеризуемая как способность ее к улетучиванию из раствора по сравнению со способностью к улетучиванию чистой воды при той же температуре, рассчитывается как:

Консервирование молока

где Р давление пара из водного раствора Па; Ро давление пара чистой воды, Па.

При растворении в воде пищевых продуктов тех или иных веществ активность воды уменьшается. В зависимости от вида и концентрации растворенных и дополнительно растворяемых веществ в пищевом продукте возрастает осмотическое давление, производимое растворенными веществами. В растворе осмотическое давление (П) связано с активностью воды ( ав ) следующим образом:

Консервирование молока

где П осмотическое давление, Па; R —универсальная газовая постоянная; Табсолютная температура; V1молярный объем растворителя; ав активность воды.

С изменением значений активности воды в продукте изменяются и значения осмотического давления.

Консервирование повышением осмотического давления основано на нарушении процесса естественного обмена между живой клеткой и средой.

Особое значение для жизни клетки имеет структура цитоплазменной мембраны. Отверстия в ней настолько малы, что через них могут проходить молекулы небольших размеров, например молекулы воды. Более крупные молекулы, например, таких веществ, как сахара и соли, через поры цитоплазмы пройти не могут. Таким образом, цитоплазменная оболочка проницаема для воды и не проницаема для растворенных в воде веществ она полупроницаема. Это осложняет протекание диффузионных и физических процессов.

Представим себе, что в стакан налили некоторую массу крепкого, например, 65 %-ного раствора сахара, а затем осторожно с помощью пипетки, прикасаясь. К внутренней стенке стакана, прилили слабый, 15 %-ный раствор сахара. Если проделать эту операцию так, чтобы не взболтать и не перемещать растворы, то слабый раствор сахара, плотность которого меньше крепкого, ляжет поверх последнего, не смешавшись с ним. Отберем с помощью краников пробы сахарных растворов. Анализы покажут, что в нижнем слое массовая доля сахара составляет 65%, а в верхнем — 15%.

Однако с течением времени благодаря закону диффузии, в силу которого молекулы сахара будут самопроизвольно перемещаться от места с. большей концентрацией в зону, где концентрация меньше, верхний слой будет постепенно обогащаться сахаром, а концентрация нижнего слоя уменьшаться. Если крепкий и слабый растворы сахара были взяты в равных по массе количествах, то после выравнивания концентраций массовая доля сахара составит 40%.

Если теперь поместить в стакан с 65 %-ным раствором сахара живую клетку, в соке которой содержится 15% сахара, то «нормальная» диффузии, при которой молекулы сахара перемещались бы, как в предыдущем примере, из крепкого раствора внутрь клетки, здесь произойти не может изза того, что оболочка клетки не проницаема для сахара. Но так как диффузии является законом природы, она будет осуществляться в отношении того вещества, для которого цитоплазменная мембрана не является помехой, т. е. для воды. При этом по закону диффузии вода будет перемещаться от места с большей ее концентрацией к месту с меньшей концентрацией, т. е. из клетки наружу, поскольку массовая доля воды в клетке 85%, а в сахарном растворе 35%.

Таким образом, выравнивание концентраций здесь будет происходить за счет перемещении молекул растворителя, а не растворенного вещества. При этом клеточный сок будет сгущаться, а наружный сироп разбавляться. Такая диффузия, осложненная наличием полупроницаемой перегородки, называется осмосом. В данном примере получается, что наружный крепкий сахарный раствор будет осмотическим путем выкачивать наподобие насоса воду из клетки.

Поскольку цитоплазменная оболочка не приклеена к наружной клеточной оболочке, то по мере осмотического отсасывания из нее воды объем цитоплазменного мешочка уменьшается и цитоплазма начинает отслаиваться от клеточной оболочки сначала по углам клетки, а потом по всему периметру. Чем крепче наружный раствор, тем большая масса влаги будет отсасываться из клетки, тем больше будет съеживаться цитоплазменный мешочек, пока он не соберется гдето в середине клетки в виде сморщенного комочка. Этот процесс съеживания цитоплазмы называется плазмолизом.

В состоянии плазмолиза клетка нежизнедеятельна. Она не погибает, но нормальные функции приостанавливаются. Создав в молочных продуктах высокую концентрацию сахара или соли, можно вызвать плазмолиз микробных клеток и тем самым предохранить их от бактериальной порчи.

Если теперь поместить плазмолизированвую клетку в чистую воду, то процесс пойдет в обратном направлении. Теперь клетка станет жадно всасывать воду, цитоплазменный мешочек будет увеличиваться в объеме, расправляться до тех пор, пока плотно не прижмется к наружной, клеточной оболочке. Когда поступление воды в клетку прекратится, а сама она будет находиться в напряженном состоянии состоянии тургора, в клетке возникает давление, которое по роду вызвавшего его процесса называется осмотическим.

Поскольку поведение веществ в растворенном состоянии во многом подчиняется газовым законам, осмотическое давление можно рассчитать по характеристическому уравнению для газов: Росм · V  = RT, где Росмдавление, МПа; V— объем данного раствора, в котором растворена 1 г моль данного вещества, дм3; R — газовая постоянная (8.3144*103дж/(ккалК); Ттемпература по абсолютной шкал, 0К.

Отсюда: Росм RTV

Допустим, что требуется рассчитать осмотическое давление, которое может вызвать 60%-ный раствор свекловичного сахара при 10°С. Объем можно рассчитать исходя из того, что 1г моль сахарозы С12Н22О11 составляет 342г и приблизительно приняв, что 60 %-ный раствор сахара это такой раствор, в 1 дм3 которого находится 60 г сахара. Тогда объем составит 0,57 дм3. Следовательно, осмотическое давление составит
Р
осм = 8,3 144 103(273 + 10) · 10 -6/0,57 = 4,1 МПа.

Нужно только понимать, что в самом растворе сахара никакого осмотического давления нет, какой бы крепкий он ни был, есть только осмотический потенциал, т. е. возможность возникновении давлении, если такой раствор войдет в соприкосновение с полупроницаемой системой, например, если в него попадут микробные клетки тогда на границе раствор полупроницаемая мембрана осмотический потенциал будет реализован и возникнет давление, величину которого можно не только рассчитать, но и измерить.

В примере видно, что на величину осмотического давлении Р влияют массовая концентрация и молекулярная масса данного вещества. действительно, величина V в примере (0,57 дм3) получена как частное от деления 342-молекулярной массы сахара М на 60 %-чую массовую концентрацию его в данном растворе G. Таким образом, в общем виде V = М/G. Приподстановке этого выражения в формулу для расчета осмотического давления получим:
Консервирование молока Отсюда видно, что осмотическое давление прямо пропорционально массовой концентрации данного вещества и обратно пропорционально его молекулярной массе. Следовательно, при одной и той же массовой концентрации осмотическое давление Р будет больше для тех веществ, у которых меньше молекулярная масса. Так, осмотический потенциал 60 %-ного раствора поваренной соли должен быть примерно в 6 раз (молекулярная масса 58) больше, чем 60 %-ного раствора свекловичного сахара.

Осмотическое давление в молоке в основном создается молочным сахаром, минеральными веществами и некоторыми белками и составляет 0,6 МПа.

Повысить осмотическое давление в молоке можно сконцентрировав его без потери текучести не более чем в 4—5 раз. Получаемое при этом осмотическое давление составит 6—8 МПа, что недостаточно для подавления микроорганизмов. Продукт концентрирования молока цельного хранится не более 1 месяца при С.

Чтобы продукт не портился до одного года и более, надо повысить осмотическое давление до 16—18 МПа. Можно использовать прибавление веществ, растворяющихся в воде и являющихся вкусовыми: поваренную соль с массовой долей сухих веществ водной части 10%, сахарозу 62,5-63,5%, глюкозу 35—36%. Соленый вкус не устраивает потребителя, а глюкоза вступает в реакцию с белками молока, поэтому консервирующим средством чаще является сахароза.

Если молоко не сгущать, то для создания осмотического давления надо на 1 кг цельного молока добавить 1,5 кг сахара, что технологически невозможно. Если снизить массовую долю влаги в 2,5 раза и в концентрированном цельном молоке она составит 26%, то необходимо только 180 г сахара на 1 кг молока.

Вода обеспечивает нормальное равновесие между микробной клеткой и средой, участвуя в обмене веществ, по принципу диффузии и осмоса. В микробную клетку постоянно поступают растворимые питательные вещества из окружающей среды и вместе с водой из нееудаляются продукты обмена.

Для нормального протекания биохимических и физиологических процессов, связанных с жизнедеятельностью бактерий, необходимо, чтобы в продукте массовая доля влаги составляла около 25—30%, а для плесеней — 10—15%. Поэтому, если масса влаги в продукте будет ниже минимума, требующегося для жизнедеятельности микробов, стойкость его при хранении существенно повысится. При высушивании молока массовую долю влаги доводят до 3—4% и концентрация растворенных веществ повышается, создаются условия, приводящие микроорганизмы и анабиотическое состояние.

Активность воды для группы ППВ находится в пределах 0,65—0,85.Что означает, что имеющаяся в продукте вода находится в состоянии равновесия с относительной равновесной влажностью, равной 65—85%.Показатели относительной влажности рассматриваются как эквиваленты активности воды.

В зависимости от способа регулирования активности воды молока показатели активности воды (ав ) и осмотического давления (Р) приобретают следующие значения:

Консервирование молока Чтобы исключить возможную порчу молока цельного сгущенного с сахаром в процессе хранения в результате неэффективной тепловой обработки нормализованных смесей или вторичного обсеменения по ходу процесса производства цветными микрококками, дрожжами или плесенями, способными к жизнедеятельности при активности воды продукта, равной 0,83—0,85, необходимо было бы уровень активности воды в продукте довести до значения 0,6. Однако регулирование активности воды до значения 0,6 (вместо 0,85—0,83) путем дополнительного удаления свободной воды или увеличения количества сахарозы, растворяемой в воде продукта, будет сопровождаться разнообразными, не предусмотренными консервированием физикохимическими процессами и необратимыми изменениями состав свойств молока цельного сгущенного с сахаром. Как видно, регулирование активности воды этого продукта не может быть беспредельным, в связи с чем рассмотренное регулирование активности воды в этом продукте не предусмотрено. При строгом соблюдении требований всей НТД активность воды молока цельного сгущенного с сахаром, равная 0,85—0,83, надежно гарантирует требуемое качество продукта.

При наличии нескольких методов определения активности воды на практике более широко используются манометрический и гигрометрический. Кроме того, получил научное обоснование и подтверждение на практике термодинамический метод. Термодинамические свойства воды определяются измерением равновесного давления пара. Такое измерение позволяет получить значение показателя активности воды продукта. Разработаны и изготовлены приборы и установки для контроля за состоянием воды в процессе консервирования и при хранении продуктов. Точным и простым является также метод определения активности воды по отношению энтальпии воды, находящейся в поверхностном слое продукта, к энтальпии дистиллированной воды, выраженных через температуры (предложен В. И. Скоттом).

Микрофлора и ее отношение к значениям показателя активности воды пищевых продуктов

Показатель активности воды, при котором она может быть доступна для жизнедеятельности микроорганизмов зависит от их вида. Зная значения показателя активности воды того или иного пищевого продукта, а также отношение к нему  присутствующих микроорганизмов, можно заранее сказать, жизнедеятельность каких из них будет возможна и каких подавлена или вовсе исключена в данном продукте. С другой стороны, зная, какими видами микроорганизмов может быть загрязнен продукт, а также располагая информацией об отношении каждого из них к значениям активности воды, возможен выбор такого способа консервирования, е помощью которого будет полностью исключена или подавлена жизнедеятельность этих видов микроорганизмов.

По чувствительности к значениям активности воды предусмотрена следующая систематизация микроорганизмов:

Консервирование молока

Для жизнедеятельности различных видов микроорганизмов оптимальные значения показателя активности воды составляют: большинство бактерий 0,99—0,95, дрожжи и плесени 0,88—0,65. Наибольшую чувствительность к изменению активности воды в консервируемом продукте проявляют бактерии, а наименьшую дрожжи и плесени. Некоторые виды дрожжей и плесеней способны к жизнедеятельности даже при активности воды продукта, близкой к 0,6. При активности воды менее 0,5 большая часть воды находится в капиллярах диаметром менее 1 нм и является недоступной для микроорганизмов.

Как видно, микроорганизмы пищевых продуктов жизнедеятельны, если значения активности воды находятся в пределах 0,99—0,60. Каждому виду микроорганизмов соответствует необходимое для его жизнедеятельности значение активности воды в этих пределах. При активности воды в продуктах более 0,80 отмечается наибольшее развитие микроорганизмов. По этой причине пищевые продукты со значениями активности воды более 0,80 при хранении быстро портятся, а при активности воды менее 0,65 они на длительное время защищены от ферментативной порчи, обусловленной жизнедеятельностью микроорганизмов.

При консервировании молока и молочного сырья следует учитывать особенности отношения к значениям активности воды отдельных видов бактерий, дрожжей и плесеней.

Бактерии

В зависимости от вида бактерий доступность воды для жизнедеятельности, оцениваемая значениями активности воды, колеблется в пределах 0,99—0,80. При значениях активности воды в пределах 0,90—0,85 жизнедеятельность соответствующих этим колебаниям видов бактерий полностью прекращается. Для перечисленных ниже видов бактерий минимальными являются следующие значения активности воды: Pseudemonas— 0,95; кишечная палочка — 0,94; Clostridium —0,93; Streptococcus — 0,93; Salmonella —0,92; которые виды кокков — 0,90; грамположительные кокки — 0,85; Staphylococcus — 0,83. При активности воды менее 0,95 ингибируется размножение грамотрицательных бактерий, спорообразующих бактерий вида Bacillus и Clostridium, подавляется прорастание бактериальных спор. Прорастание спор происходит при активности воды ниже тех значений, при которых задерживается рост вегетативных клеток.

Дрожжи

Разные виды дрожжей поразному относятся к значениям активности воды в окружающей их среде. Если в среднем необходимая для жизнедеятельности дрожжей активность воды составляет 0,75, то отдельные виды их способны к размножению при 0,62 и даже 0,60. К таким видам дрожжей относятся осмофильные (Т. Lactis-condensi, T.candida и др.).

Осмофильные дрожжи обычно жинедеятельны при низких значениях активности воды в продуктах с растворенными в них веществами, богатыми углеродом. К таким пищевым веществам относятся: глюкоза, фруктоза, мальтоза, сахароза. Предпочтительной для осмофильных дрожжей является массовая доля сахарозы в продукте в пределах 20—40%. Согласно стандарту, массовая доля сахарозы в молоке цельном сгущенном с сахаром должна быть не менее 43,5%. Это достаточно благоприятные условия для осмофильных дрожжей, попадание которых в продукт возможно как вторичное обсеменение по ходу технологического процесса (после тепловой обработки перед выпариванием).

Активность воды 0,87 является порогом роста неосмофильных дрожжей.

Устойчивость дрожжей к низким значениям активности воды имеет тенденцию к увеличению, если температура продукта, в котором они находятся, приближается к оптимальной для их роста, т. е. к 27°С. Температура роста разных видов дрожжей колеблется в пределах от 0 до 40°С.

Пути загрязнения молочных консервов дрожжами разнообразны. Чаще всего это технологическое оборудование, насекомые, воздух, сахар (для продуктов с сахаром).

Плесени

Как и дрожжи, плесени способны к жизнедеятельности при более низких значениях активности воды по сравнению с бактериями. Разные виды плесеней поразному относятся к значениям активности воды в окружающей среде. Многие виды плесеней развиваются только при активности воды более 0,80. для пищевой промышленности особый интерес представляют плесени, способные к жизнедеятельности при активности воды менее 0,80. При активности воды в пределах 0,75—0,70 скорость роста плесеней невелика и не вызывает порчу пищевых продуктов в течение продолжительного времени.

Минимальные значения активности воды для перечисленных ниже видов плесеней составляют: Мuсог — 0,94—0,93; Тогulа — 0,92; Cladosporium — 0,88; Torulopsis — 0,88; Penicillium — 0,85; Aspergillus — 0,65; Eurotium — 0,62; Хегоmyces — 0,60. Плесень Catenularia fuliginea, представляет наибольшую опасность для молока цельного сгущенного с сахаром, но в литературе не упоминается об ее отношении к значениям активности воды. Однако можно предполагать, что минимальное значение активности воды для нее будет меньше, чем 0,85—0,83, поскольку она успешно может развиваться в молоке цельном сгущенном с сахаром. Попадание ее в продукт является следствием вторичного обсеменения продукта. Исследования показали, что эта плесень обладает ярко выраженными протеолитическими свойствами, отличается высокой осмофильностью, хорошо размножается и развивается при активности воды в продукте с сахаром, равной 0,85—0,83. Плесень активно разлагает белки, жиры и углеводы продукта. С казеином мицеллы этой плесени образуют выпуклые колонии на поверхности продукта, напоминающие пуговицы, окрашенные в красноватокоричневый цвет и имеющие d = 6—20 мм. С повышением температуры продукта в процессе его хранения заметно возрастает скорость развития этой плесени. Жизнедеятельность плесени подавляется при температуре продукта С. При нагревании до 80 °С в течение одной минуты плесень погибает.

Учитывая возможность вторичного обсеменения микрофлорой сгущенных молочных консервов с сахаром на стадии технологии: тепловая обработка нормализованных смесей или молочнобелкового лактозосодержащего сырья перед выпариванием фасование и упаковывание готовых продуктов а тару, наибольшую опасность представляют дрожжи и плесени.

Для большинства пищевых продуктов особо опасным является загрязнение их такими видами микроорганизмов, как Сl. botulinum, способных продуцировать одно из самых ядовитых природных соединений. Во избежание отравлений, которые могут быть даже со смертельным исходом, при употреблении в пищу продуктов, содержащих С1. botulinum, введен обязательный контроль на присутствие таких микроорганизмов для всех пишевых продуктов. Жизнедеятельность этих микроорганизмов возможна а пищевых продуктах со значениями активности воды более 0,85. Только при активности воды в пределах 0,70—0,85 ограничивается их жизнедеятельность. Поэтому, заранее зная показатель активности воды того или пищевого продукта, следует учитывать, насколько опасно загрязнение его этими микроорганизмами со всеми вытекающими последствиями.

Способы обработки с целью консервирования, применяемые при изготовлении молочных консервов, обеспечивают в них перечисленные же значения показателя активности воды:

  • замораживание молока температура замораживания минус 20° С, ВОДАпр = 87,5%, активность воды 0,65;
  • концентрирование сгущением ВОДАпр в пределах 20—50%, активность воды 0,91— 0,94;
  • концентрирование сгущением и растворение сахарозы в воде, остающейся в сгущенном продукте САХв воде продукта = 62,5%, активность воды 0,83;
  • предел растворения различных сахаров в воде САХАРОЗАв воде продукта = 67%, активность воды 0,86;
  • ГЛЮКОЗАв воде продукта = 47%, активность воды 0,915;
  • СМЕСЬ ФРУКТОЗЫ К ГЛЮКОЗЫв воде продукта = 63,0%, активность воды 0,82.

В нормативнотехнической документации (НТД) для каждого вида молочных консервов установлены гарантийные сроки и условия их хранения. Требования к условиям хранения молочных консервов, установленные с учетом значений показателя активности воды, а также возможные изменения их качества изза несоответствия фактических условий хранения значениям активности воды.

Классификация продуктов консервирования молока, молочного сырья

Классифицировать продукты консервирования молока можно по разным признакам (таблица 1; 2). Наиболее полно сущности процесса производства отвечает систематизация по способам консервирования и связанным с ними приемам обработки.

Таблица 1 - Классификация продуктов консервирования молока и молочного сырья по принципам консервирования
Таблица 1 — Классификация продуктов консервирования молока и молочного сырья по принципам консервирования
Таблица 2 - Классификация продуктов консервирования молочного сырья по нормируемыми стандартами показателям их состава
Таблица 2 — Классификация продуктов консервирования молочного сырья по нормируемыми стандартами показателям их состава

На рисунках 1, 2 представлена классификация сгущенных и стерилизованных продуктов консервирования молока, молочного сырья и сухих молочных продуктов.

Рисунок 1 - Классификация сгущенных и стерилизованных продуктов консервирования молока, молочного сырья
Рисунок 1 — Классификация сгущенных и стерилизованных продуктов консервирования молока, молочного сырья

 

Рисунок 2 - Классификация сухих молочных продуктов
Рисунок 2 — Классификация сухих молочных продуктов

Консервирование молока