Тепловая обработка молока и сливок

Остаточная микрофлора молока и сливок после пастеризации. Для приготовления кисломолочных продуктов используют преимущественно пастеризованное молоко, причем режимы пастеризации устанавливают значительно более жесткие, чем при производстве питьевого молока, с учетом целого ряда технологических требований. В связи с этим необходимо выявить основные группы микрофлоры пастеризованного молока и возможное влияние каждой из этих групп на качество кисломолочных продуктов при совместном развитии с микроорганизмами закваски.

При оценке роли микрофлоры пастеризованного молока, предназначенного для производства кисломолочных продуктов, необходимо учесть, что молоко после тепловой обработки пе охлаждают, а заквашивают и выдерживают длительное время при температуре сквашивания. Как правило, эта температура достаточно высокая (от 18−20 до 45−50°С). При такой температуре могут развиваться не только микроорганизмы, вносимые с заквасками, но и какая-то часть остаточной микрофлоры пастеризованного молока. В результате этого в основном увеличивается количество только тех микроорганизмов, которые способны выдерживать интенсивное нарастание кислотности в процессе сквашивания молока. Споровая протеолитическая микрофлора и маслянокислые бактерии в этих условиях не развиваются. В производстве кисломолочных продуктов наибольшую роль могут сыграть такие представители остаточной микрофлоры пастеризованного молока, как молочнокислые бактерии. Молочнокислые стрептококки типа энтерококков развиваются в молоке медленно и не могут влиять на изменение кислотности продукта, так как предел их кислотообразования часто бывает ниже предела кислотообразования микрофлоры заквасок.

Между тем основной порок этих продуктов — излишняя кислотность, возбудителем которого являются представители остаточной микрофлоры пастеризованного молока — термоустойчивые молочнокислые палочки. У этих микроорганизмов предел кислотообразования в молоке значительно выше, чем у Str. lactis. С точки зрения сохранения качества питьевого молока эта группа не могла интересовать исследователей как технически вредная, хотя на значение молочнокислых палочек, выдерживающих пастеризацию, для сыроделия указывали первоначально С. А. Королев (1932), а в дальнейшем — Дж.Г. Франклин и М. Е. Шарп (1962).

Количество молочнокислых палочек как в сыром, так и пастеризованном молоке по отношению к общему объему микрофлоры невелико и часто не превышает 25−250 клеток в 1 мл. Обычными методами исследования не удается выявить труппу молочнокислых палочек в остаточной микрофлоре пастеризованного молока. Эти палочки не растут на питательных средах, применяемых при исследованиях молока (МПА, среда из сухого питательного агара). Даже на такой богатой питательной среде, как агар с гидролизованным молоком, не всегда удается добиться роста этих микроорганизмов. Температура 37° С, принятая в стандартной методике для определения общего количества бактерий в молоке, также не является для них оптимальной.

Термоустойчивые палочки удалось обнаружить в молоке, пастеризованном при 75° С с выдержкой 15−20 с и при 80° С с выдержкой 15−20 с. Нередко эти микроорганизмы обнаруживаются в молоке, предназначенном для заквасок, и в молоке, пастеризованном при 90−95° С, но недостаточно выдержанном при этих температурах. В молоке, пастеризованном при 75−80° С, наибольший удельный вес занимают термостойкие молочнокислые стрептококки, палочек же значительно меньше. В результате пастеризации при 85−90° С погибает основная масса стрептококков и в молоке остаются преимущественно термоустойчивые палочки.

При повторной пастеризации, иногда применяемой на некоторых предприятиях, молоко или сливки, как правило, обогащаются термоустойчивыми молочнокислыми палочками. После прохождения молока через технологическое оборудование количество их в среднем составляет 2500−25 000 клеток в 1 мл; общее количество посторонних микроорганизмов (преимущественно молочнокислых стрептококков) составляет от 50 до 500 тыс. клеток в 1 мл. Принятые в промышленности режимы пастеризации исключают возможность выживания в процессе пастеризации бактерий группы кишечной палочки. Если эти микроорганизмы обнаруживаются в молоке, отобранном непосредственно из пастеризатора, значит, имеются какие-то технические или организационные неполадки в работе пастеризационных установок. Обычно наличие бактерий группы кишечной палочки в молоке после пастеризации является следствием вторичного обсеменения его при прохождении через технологическое оборудование. В молоке, предназначенном для производства кисломолочных продуктов, нормальным можно считать содержание кишечной палочки 10−30/мл (титр 0.1−0,3 мл). Однако в 1 мл молока нередко содержится 100 и более клеток.

Влияние тепловой обработки молока и сливок на дальнейшее развитие молочнокислой микрофлоры. В.М. Богданов установил, что в молоке, подвергнутом различной термической обработке, молочнокислые бактерии развиваются по-разному: лучше всего в стерилизованном молоке, хуже — в молоке, пастеризованном при низких температурах (55−60° С). П. Ф. Дьяченко отметил, что при нагревании до 55−60° С резко понижается дисперсность коллоидной системы молока. С. А. Королев объясняет торможение развития молочнокислых бактерий в молоке, пастеризованном при низких температурах, изменением состояния частиц казеина, их укрупнением, вследствие чего белок становится менее доступным для питания бактерий. Е. А. Богданова (1966) установила, что при повышении температуры пастеризации с 74 до 90° С дисперсность белковых частиц увеличивается. В результате тепловой обработки изменяется не только величина частиц казеина, но и химический состав молока. Благоприятное влияние тепловой обработки на развитие молочнокислых бактерий обусловлено снижением окислительно-восстановительного потенциала, разрушением альбумина молока с образованием пептидов и свободных аминокислот и других ростовых факторов (Э.М. Фостер, 1952). Кроме того, в результате пастеризации разрушаются лактенины — вещества, подавляющие рост микроорганизмов в альбуминной сыворотке (Т. Сторгардс, 1963). Имеются данные о том, что лучше всего развиваются некоторые виды молочнокислых бактерий в молоке, которое подвергнуто пастеризации при 90° С и к которому добавлено небольшое количество молока, стерилизованного в автоклаве (Дж.Е. Оклер и А. Портман, 1959). Стимулирующее действие стерилизованного молока приписывается наличию в нем муравьиной кислоты, образующейся из лактозы при стерилизации. В то же время в одном стерилизованном молоке молочнокислые бактерии развивались хуже, чем в смеси пастеризованного и стерилизованного молока. Это объясняется тем, что при стерилизации полностью разрушаются факторы роста, необходимые для молочнокислых бактерий.

В. Грин и Дж. Йежески (1957) установили, что с повышением температуры и увеличением продолжительности тепловой обработки молока изменяется характер воздействия молока на развитие в нем молочнокислых бактерий. Они наметили несколько зон стимуляции и торможения развития культур заквасок в молоке. Эти исследователи считают, что первая зона — стимуляции (62−72° С с выдержкой 30−40 мин) — обусловлена несколькими факторами: снижением окислительно-восстановительного потенциала; разрушением термолабильных ингибиторов; частичным гидролизом белков молока; денатурацией сывороточных белков.

Вторая зона — угнетения (72−90° С с выдержкой 15−45 мин) — обусловлена избыточной концентрацией цистеина с сопутствующим возрастанием количества токсических сульфгидрильных групп.

Третья зона — стимуляции (60° С с выдержкой 180 мин п 120° С с выдержкой 30 мин) — совпадает с уменьшением количества сульфгидрильных групп в результате дальнейшего нагревания. Четвертая зона — угнетения (120° С с выдержкой более 30 мин) — обусловлена снижением питательной ценности молока в результате разрушения белков и других его составных частей. Р. Свартлинг и С. Мукерджи (1966) провели аналогичную работу по исследованию температур пастеризации в большем диапазоне, но с меньшей выдержкой, что более соответствует режимам, применяемым при производстве кисломолочных продуктов. Наибольшее угнетение испытывали молочнокислые бактерии в молоке, пастеризованном при 60−70° С с выдержкой 20 с. В молоке, пастеризованном при 70−80° С с выдержкой 120 с, при 80−95° С с выдержкой 20 с и при 100° С с выдержкой 180 с наблюдалась стимуляция молочнокислых бактерий. X.К. Франк (1969) пришел к выводу, что длительная высокотемпературная обработка молока, применяемая при производстве йогурта, позволяет устранить влияние на микрофлору нерегулируемых факторов, связанных с режимами кормления, периодом лактации, породой животных и др.

Влияние тепловой обработки молока и сливок на качество получаемых сгустков. Этот вопрос не имеет прямого отношения к микробиологии, но поскольку в производственных условиях причиной получения недостаточно плотных или вязких сгустков чаще всего считаются закваски, необходимо коротко на нем остановиться. По характеру получаемых сгустков кисломолочные продукты (за исключением творога) можно разделить на две группы: продукты с ненарушенным сгустком (простокваша, ряженка, кефир, вырабатываемый термостатным способом, и т. д.); продукты с нарушенным сгустком (кефир резервуарный, напитки «Южный», «Снежок», сметана и пр.). В производстве продуктов с ненарушенным сгустком требуется получение плотных сгустков, а в производстве продуктов с нарушенным сгустком — наличие определенной вязкости. Для продуктов обеих групп нежелательно отделение сыворотки в процессе хранения. Т. Строгардс (1963) исследовал влияние тепловой обработки на консистенцию йогурта, содержащего 3% жира (закваска Lbm. bulgaricum и Str. thermophilus). Молоко в течение 30 мин нагревали при 60, 63, 70, 75, 80 и 95° С. Максимальная вязкость сгустка и минимальное отделение сыворотки в процессе хранения были получены после тепловой обработки молока при 75−85° С. При этом частично скоагулированные сывороточные белки включаются в сгусток, который образуется при коагуляции казеина под действием кислоты, в результате этого сгусток становится более плотным. Однако при повышении температуры до 95° С качество сгустков не улучшалось. В этом случае наблюдалась слишком резкая денатурация сывороточного альбумина и других составных частей молока. Т. Е. Гелслоот и Ф. Хассинг (1969) подтвердили, что сгустки лучшей консистенции получаются из молока, подвергнутого нагреванию в танке с 60° до 80−85°С (примерно за 40 мин). X. Григоровым (1966) установлено, что такая длительная выдержка молока при 85° С влияет на состояние не только сывороточных белков, но и казеина, который коагулирует при рН выше его изоэлектрической точки. В результате молоко, обработанное при высоких температурах, свертывается быстрее.

Обработка молока в стерилизаторе Шторха при 134° С не давала таких хороших результатов, как пастеризация при 80−85° С в течение 30 мин, но оказалась лучше по сравнению с пастеризацией при 90° С в течение 15 с, обработка в стерилизаторе «Альфа-Лаваль» при 150° С в течение 2 с приводила к полному осаждению сывороточных белков (Т. Сторгардс, 1963). В результате обработки молока, гомогенизированного при давлении 10 МПа и температуре 100−103° С без выдержки удалось получить болгарское кислое молоко, которое могло храниться 72 ч без отделения сыворотки (П. Чернев, 1972). В производстве йогурта в промышленных условиях молоко пастеризуют в танке при 85° С в течение 15 мин или при 80° С в течение 30 мин, либо на пластинчатых пастеризаторах при 90−95° С с последующей выдержкой 2 мин.В. В. Глазачев (1960), исследуя влияние различных режимов тепловой обработки на качество сгустков обыкновенной простокваши, пришел к выводам, близким к результатам, полученным Т. Сторгардсом. Сгустки, лучшие по консистенции, получались из молока, пастеризованного при 85−87° С без выдержки; при нагревании до 76−78° С требуется выдержка в течение 30 мин.

При подготовке молока для выработки кефира резервуарным способом наиболее рациональными признаны режимы пастеризации молока при 85−87° С с выдержкой 5−10 мин, при 90−92° С с выдержкой 2−3 мин (В.И. Шершнева и А. Н. Беляев, 1962). Установлено, что лучшая консистенция продукта получается в том случае, если происходит почти полная (около 95% от их общего содержания) денатурация сывороточных белков (Т. Сторгардс, 1963). На практике часто возникает необходимость установить, достаточен ли применяемый режим пастеризации для получения продукта нужной консистенции. С этой целью можно использовать простую пробу: готовый продукт (кефир, простоквашу) фильтруют через бумажный фильтр. Фильтрат нагревают до 90−95° С; если после этого он остается прозрачным, значит режим тепловой обработки обеспечивает денатурацию сывороточных белков; если же после нагревания в фильтрате выпадают хлопья белка, делают вывод о необходимости повышения температуры или увеличения длительности пастеризации.

Сливки, предназначенные для производства сметаны, рекомендуется пастеризовать при 85−87° С с выдержкой от 15 до 20 с. При такой обработке достигается хорошая гидратация белков и получается сметана с густой, плотной консистенцией (В.В. Глазачев, 1960).