1. Образование молока в молочной железе

Вымя коровы представляет собой молочную железу. Оно состоит из четырех долей — четвертей: двух передних и двух задних. Доли вымени не сообщаются между собой, и поэтому молоко из одной доли не может попасть в другие. Каждая доля вымени имеет свой сосок.

Левая и правая половины вымени разделены эластичной перегородкой, которая не только разделяет молочную железу, но и поддерживает ее. У старых коров она ослабевает, и поэтому с возрастом вымя становится более отвислым.

Вымя состоит из железистой, жировой и соединительной тканей, каждая из которых выполняет свои функции. Образование молока происходит в железистой ткани, которая состоит из большого количества мельчайших пузырьков — альвеол. Внутренняя поверхность альвеол выстлана клетками, в которых и образуется молоко. Накопившееся в альвеолах молоко поступает в мельчайшие молочные протоки, соединяющиеся в молочные каналы, которые укрупняются по мере их слияния и формируют молочные ходы. По еще более широким молочным протокам молоко поступает в четыре молочные цистерны. Каждая цистерна заканчивается сосковым отделом цистерны. В соске расположен выводной канал, который на конце имеет круговой мускул — сфинктер, препятствующий самопроизвольному выведению молока наружу. При доении сфинктер расслабляется, что позволяет извлекать молоко из вымени.

К моменту доения в цистернах содержится до 25% накопленного в вымени молока, а остальное находится в протоках и альвеолах. Если в сосок вымени вставить катетер, представляющий собой полую трубку, то цистернальное молоко самопроизвольно вытечет. Однако полного опорожнения вымени, можно достигнуть только путем доения.

Соединительная ткань в вымени расположена вокруг железистой, выполняя опорную функцию и предохраняя вымя от неблагоприятных воздействий внешней среды.

Вымя имеет множество чувствительных нервных окончаний, которые передают в центральную нервную систему сигналы о раздражении, например о начале доения и др.

Снаружи вымя покрыто эластичной кожей с редким коротким волосом. Поэтому она при неблагоприятных воздействиях внешней среды, плохом уходе, сырости и сквозняках в помещении, быстром движении коров легко повреждается, что может быть причиной возникновения мастита. У высокоудойных коров кожа вымени тоньше и эластичнее. По этому признаку можно судить о продуктивных качествах коровы.

После доения вымя спадает и на нем, особенно с задней стороны, образуется много складок. Это так называемый запас вымени, по выраженности которого можно судить о емкости молочной железы.

У молодых коров более развита емкостная система вымени, что следует учитывать при организации их раздоя. Рост и развитие железистой ткани продолжается до 6 -7-й лактации, а затем по мере старения организма железистая ткань постепенно вытесняется соединительной, в результате чего продуктивность падает.

Образование молока — сложный физиологический процесс, в котором участвует не только молочная железа, но и другие органы и системы. Для образования молока используются питательные вещества, поставляемые к вымени с кровью. В свою очередь, в кровь питательные вещества поступают из пищеварительной системы. Поэтому для высокопродуктивной коровы очень важное значение имеет хорошее развитие органов пищеварения.

Для образования 1 л молока через вымя должно пройти 400−500 л крови. Следовательно, у коровы должна быть система органов кровообращения, способная к постоянной напряженной работе.

Регулируется образование молока нервной и гормональной системами. Из желез внутренней секреции ведущее значение имеет гипофиз, который выделяет в кровь гормоны, в частности пролактин, вызывающий секрецию молока.

Раздражение нервных окончаний сосков при доении или сосании активизирует работу гипофиза, что способствует усилению секреции молока.

Секреция молока осуществляется в молочной железе. Эпителиальные клетки, выстилающие полость альвеол, синтезируют основные составные части молока: белки, жиры и молочный сахар — лактозу из питательных веществ, поступающих с кровью. В процессе синтеза они претерпевают значительные изменения. Так, белок казеин, кроме молока, нигде в природе не встречается.

Витамины, минеральные соли, гормоны и ферменты поступают в плазму из крови животного в готовом виде. Однако и в этом случае секреторные клетки выполняют не пассивную, а активную роль, работая избирательно. Поэтому концентрация этих веществ в молоке и крови различна. Например, в молоке коровы по сравнению с плазмой крови кальция больше в 14 раз, калия — в 9, фосфора — в 10 раз, натрия меньше в 7 раз.

Тем не менее, большое значение для образования молока имеет количество и качество «предшественников», то есть веществ, из которых образуются составные части молока.

У лактирующих коров молоко в вымени образуется непрерывно. Вначале молоко заполняет полости альвеол, выводные протоки, затем — более крупные протоки и в последнюю очередь — молочные цистерны. По мере накопления в вымени молока вследствие снижения тонуса гладкой мускулатуры сократительная сила мышечных волокон ослабевает. В результате до определенного периода существенного увеличения давления в вымени не происходит и сохраняются условия для накопления молока. Заполнение всех полостей вымени происходит в течение 10 — 12 ч, затем внутреннее давление начинает повышаться, кровеносные сосуды сдавливаются, что приводит к постепенному снижению секреторной деятельности молочной железы. Если корову не доить 14 — 16 ч, то давление в вымени возрастет настолько, что секреция молока полностью прекратится. Если и после этого корова не будет выдоена, то начинается обратный процесс-всасывание компонентов молока.

Следовательно, для поддержания высокой интенсивности молокообразования необходимо регулярное выведение молока из вымени. Пропуск доения, чрезмерно большой интервал между доениями тормозят молокообразование и приводят к снижению удоев.

Чтобы не происходило переполнение вымени молоком в промежутках между дойками, оно должно быть достаточно емким. Увеличить емкость вымени можно путем соответствующей подготовки нетелей к отелу.

2. Кислотность молока

Кислотность молока выражают в единицах титруемой кислотности (в градусах Тернера) и величиной рН при 20 °C.

Титруемая кислотность. Титруемая кислотность по ГОСТ 13 264–88 «Молоко коровье. Требования при заготовках» является критерием оценки качества заготовляемого молока. Титруемую кислотность молока и молочных продуктов, кроме масла, выражают в условных единицах — градусах Тернера (°Т). Под градусами Тернера понимают количество миллилитров 0,1 Н раствора едкого натра (кали), необходимого для нейтрализации 100 мл (100 г) молока или продукта.

Кислотность свежевыдоенного молока составляет от 16 до 18 °Т. Она обусловливается кислыми солями — дигидрофосфатами и дигидроцитратами (около 9−13 °Т), белками — казеином и сывороточными белками (от 4 до 6 °Т), углекислотой, кислотами (молочной, лимонной, аскорбиновой, свободными жирными и др.) и другими компонентами молока (в сумме они дают около 1−3 °Т).

При хранении сырого молока титруемая кислотность повышается по мере развития в нем микроорганизмов, сбраживающих молочный сахар с образованием молочной кислоты. Повышение кислотности вызывает нежелательные изменения свойств молока, например снижение устойчивости белков к нагреванию. Поэтому молоко с кислотностью 21°Т принимают как несортовое, а молоко с кислотностью выше 22 °Т не подлежит сдаче на молочные заводы. м

Хотя титруемая кислотность является критерием оценки свежести и натуральности сырого молока, следует помнить, что молоко может иметь повышенную (до 26 °Т) или пониженную (менее 16 °Т) кислотность, но тем не менее его нельзя считать недоброкачественным или фальсифицированным, так как оно термостойко и выдерживает кипячение или дает отрицательную реакцию на наличие соды, аммиака и примеси ингибирующих веществ. Отклонение естественной (нативной) кислотности молока от физиологической нормы в этом случае связано с нарушением рационов кормления. Такое молоко принимается как сортовое на основании показаний стойловой пробы (пробы, взятой при контрольной дойке), подтверждающей его натуральность. Более точно кислотность молока можно контролировать, используя рН-метод.

рН (активная кислотность). Водородный показатель свежего молока, отражающий концентрацию ионов водорода колеблется (в зависимости от состава молока) в довольно узких пределах — от 6,55 до 6,75. Так как в действующих ГОСТах и технологических инструкциях кислотность выражается в единицах титруемой кислотности, для сопоставления с ними показании рН для молока и основных кисломолочных продуктов имеются установленные ВНИМИ и ВНИИМСом усредненные соотношения.

Например, для заготовляемого молока эти соотношения следующие:

Таблица 1 — Усредненные соотношения рН и титруемой кислотности

Из приведенных данных видно, что при титруемой кислотности сырого молока выше 18 °Т, когда происходит образование молочной кислоты, рН понижается незначительно. Медленное изменение рН объясняется наличием в молоке ряда буферных систем — белковой, фосфатной, цитратной, бикарбонатной и т. д.

Буферные системы, или буферы обладают способностью поддерживать постоянный рН среды при добавлении кислот или щелочей. Буферные системы состоят из слабой кислоты и ее соли, образованной сильным основанием, или из смеси двух кислых солей слабой кислоты. Например, бикарбонатный буфер включает H2CO3 и NaHСO3, фосфатный — NaH2PO4 и Na2HPO4 и т. д.

Буферная способность белков молока объясняется наличием аминных и карбоксильных групп. Карбоксильные группы вступают в реакцию с ионами водорода образовавшейся или добавленной молочной кислоты:

Кислотная диссоциация белков незначительна, поэтому концентрация ионов водорода остается постоянной, в то время как титруемая кислотность повышается, так как при ее определении в реакцию со щелочью вступают как активные, так и связанные ионы водорода.

Буферная способность фосфатов заключается во взаимном переходе гидрофосфатов в дигидрофосфаты и обратно. При образовании кислоты часть гидрофосфатов переходит в дигидрофосфаты:

HPO42-+Н+ > Н2РО4-.

Так как анион H2PO4- слабо диссоциирует на ионы Н+ и НРО42-, рН молока почти не изменяется, а титруемая кислотность возрастает.

При добавлении к молоку щелочи белки и фосфаты реагируют следующим образом:

Цитраты и бикарбонаты при добавлении кислоты или щелочи вступают в реакцию с ионами Н+ и ОНаналогично фосфатам:

Изменение рН молока при добавлении к нему кислоты или щелочи произойдет в том случае, если будет превышена буферная емкость систем молока. Под буферной емкостью молока понимают количество кислоты или щелочи, которое необходимо добавить к 100 мл молока, чтобы изменить величину рН на единицу.

Наличие буферных систем в биологических жидкостях имеет большое значение — это своего рода защита живого организма от возможного резкого изменения рН, которое может неблагоприятно или губительно повлиять на него. Буферная способность составных частей молока играет большую роль в жизнедеятельности молочнокислых бактерий при производстве кисломолочных продуктов и сыров.

3. Пороки вкуса и запаса молока, вызванные изменением жира

Ферментативный гидролиз жира (липолиз) в сыром молоке является нежелательным процессом, так как образующиеся масляная и другие низко-молекулярные жирные кислоты могут вызывать различные пороки вкуса молока и молочных продуктов. Липолиз в процессе длительного хранения сырого молока при низких температурах протекает под действием нативных липаз и липолитических ферментов, выделяемых психротрофными бактериями. Степень гидролиза жира зависит от многих факторов: содержания свободного жира, активности нативных липаз, интенсивности механической обработки молока, обсемененности липолитической микрофлорой, продолжительности хранения и т. д.

Следствием гидролиза жира в молочных продуктах является выраженность вкуса и аромата, т. е. этот процесс играет положительную роль, но только при условии накопления оптимальных количеств СЖК. Активация процесса с одновременным повышением концентрации СЖК приводит к ухудшению вкуса и запаха большинства молочных продуктов, особенно масла. При выработке и хранении масла целесообразно создавать условия, позволяющие замедлить гидролиз жира. Однако при выработке многих сыров вследствие накопления СЖК органолептические свойства продукта улучшаются, поэтому необходимо усиливать липолитическое расщепление жира.

Основными источниками липолитических ферментов при выработке молочных продуктов являются микроорганизмы заквасок.

При хранении продуктов усиливается деятельность посторонней липолитической микро-флоры — мезофильных и психротрофных бактерий, микроскопических грибов и дрожжей.

Прогорклый вкус связан с изменением жира, возникает при хранении молока, содержащего фермент липазу. Пол воздействием липаз происходит гидролитическоерасщепление (липолиз) молочного жира. В молоке накапливаются свободные жирные кислоты — масляная, капроновая, каприловая, каприновая и лауриновая. Эти продукты распада жира обладают неприятным прогорклым вкусом. При их содержании в количестве более 20 мг% молоко приобретает прогорклый вкус, часто с мыльным и рыбным привкусами и запахами. Гидролиз жира в сыром молоке может вызывать появление различных пороков вкуса и запаха в молочных продуктах (масло и др,),

Липолиз в молоке обуславливают нативные и бактериальные липазы. Процесс усиливается при наличии следов меди. Прогорклый вкус часто появляется в стародойном и маститном молоке. Примесь такого молока может вызвать прогоркание всего сборного молока.

Окисленный (картонный) привкус обусловлен окислительной порчей липидов. В первую очередь окисляются полиненасыщенные жирные кислоты, содержащиеся в фосфолипидах оболочек жировых шариков и свободном жире. Порок обусловливается образованием различных альдегидов и оксикислот. Развитию окисленного привкуса способствуют свет, наличие меди ижелеза. Окисленный привкус характеризуется едким вяжущим вкусом, часто сопровождающимся салистым, олеистым, металлическим и рыбным привкусами.

4. Процессы, протекающие при выработке мороженого

Созревание смеси

Процесс созревания смеси заключается в быстром охлаждении ее после пастеризации и гомогенизации до 0−6 °С и выдержке при этой температуре с перемешиванием от 30 мин до нескольких часов (4−15 ч). В охлажденную смесь вносят стабилизаторы, эссенции, ванилин и другие ароматические вещества.

При физическом созревании смеси происходят гидратация белков молока, набухание стабилизатора или связывание им свободной влаги, кристаллизация глицеридов молочного жира в жировых шариках. Низкие положительные температуры созревания (0−6 °С) благоприятствуют этим процессам.

При пастеризации степень гидратации белков значительно уменьшается, а при созревании смеси вновь увеличивается.

Стабилизаторы, набухая, связывают большое количество свободной влаги и создают вместе с другими компонентами молочной смеси определенную упорядоченную структуру.

Процессы связывания свободной влаги белками и стабилизатором, повышение в связи с этим вязкости, формирование ориентированной упорядоченной структуры смеси обусловливают при ее замораживании равномерное по всей массе вы кристалл и зовы ванне свободной воды в виде мелких, не ощутимых на вкус кристалликов льда.

При физическом созревании смеси проходит очень важный для формирования структуры и консистенции мороженого процесс отвердевания жировой дисперсии. Охлаждение до низких положительных температур созревания (0−6 оС) и выдержка создают условия для образования сначала многочисленных центров кристаллизации, а затем и мелких смешанных кристаллов глицеридов жировых шариков.

Созревание смеси проводится не менее 0,5−1 ч. За это время переходит в твердое состояние 42−50% жира.

На поверхности жировых шариков одновременно происходит адсорбция различных веществ смеси.

Мороженое, приготовленное из смеси, прошедшей физическое созревание, имеет высокую взбитость и гомогенную без каких-либо ощутимых кристалликов структуру.

Замораживание смеси

Замораживание (фризерование) — одна из важнейших операций в производстве мороженого, при которой смесь насыщается воздухом (взбивается) и частично вмораживается с образованием кристалликов льда. От правильности проведения этого процесса зависят структура и консистенция мороженого. Смесь поступает во фризер при 2−4 °С, перемешивается вращающейся мешалкой вдоль всего цилиндра. В ней формируются воздушные пузырьки. Под действием центробежной силы смесь прижимается к стенке цилиндра, которая охлаждена до минус 16-минус 18 °C. Смесь охлаждается, и по достижении криоскопической температуры в ней начинает замерзать вода.

Криоскопическая температура, соответствующая началу замерзания смеси мороженого, колеблется от минус 2 до минус 3,5 °С в зависимости от содержания в ней сахарозы, молочного сахара, минеральных веществ. На стенках фризера в смеси образуются мельчайшие кристаллики льда. По мере замерзания воды концентрация растворимых веществ в незамороженной части влаги повышается, а температура замерзания понижается. Поэтому для дальнейшее замерзания влаги в смеси фризерование необходимо проводить при постепенно понижающейся температуре продукта. Образующиеся кристаллики льда на стенках цилиндра быстро увеличиваются в размерах, что приводит к образованию грубой консистенции. Чтобы предотвратить это, предусмотрено снятие ножами мешалки со стенки примерзшего слоя и кристаллов льда.

При замораживании с перемешиванием и охлаждением смеси до минус 3 — минус 4,5 оС происходит дополнительное (7−14%) отвердевание глицеридов молочного жира, а виде наиболее легкоплавких глицеридов. Дополнительно отвердевший жир способствует повышению эффективной вязкости продукта и дальнейшему его структурированию. Отвердевшие жировые шарики адсорбируют на своей поверхности воздушные пузырьки, ускоряя этим поглощение воздуха смесью и увеличивая его количество.

Мелкие пузырьки воздуха, равномерно распределяясь в массе мороженого, значительно улучшают структуру и консистенцию продукта, являются изолятором, подушкой, препятствующей быстрому таянию мороженого на языке и переохлаждению полости ртаДля молочного мороженого оптимальная взбитость 50%, а сливочного и пломбира — 60−80%.

В мороженом хорошего качества средний размер воздушных пузырьков должен быть не более 60 мкм. Излишне мелкие пузырьки воздуха придают мороженому нежелательные плотность и твердость, а очень крупные — рыхлость.

Жир ухудшает взбитость и удлиняет время достижения максимальной взбитости, так как жировые шарики ослабляют перегородки между воздушными пузырьками.

Закаливание мороженого

Процесс закаливания проводится для придания мороженому достаточной плотной и твердой консистенции и повышения его стойкости при хранении.

Мелкофасованное мороженое закаливают быстро (30—15 мин) в скороморозильных аппаратах в потоке холодного воздуха температурой минус 28 — минус 30 °C, выходящее мороженое имеет температуру минус 12- минус 13 °C. При таком быстром закаливании образуются мелкие кристаллики льда и готовый продукт имеет достаточно плотную и вместе с тем нежную консистенцию. Вымораживается 75−85% общего количества воды, содержащейся в мороженом. Уплотнению консистенции способствует также и значительная дополнительная кристаллизация глицеридов молочного жира в жировых шариках. В кристаллизацию включаются легкоплавкие глицериды.

Процесс закаливания протекает значительно медленнее в камерах с температурой минус 22 — минус 30 °C, куда поступает крупнофасованное мороженое в гильзах (8−10 кг), коробах с вкладышами из полимерной пленки. При закаливании в блоках или пластах для последующей разрезки температура их не должна превышать минус 12 — минус 16 °C. Крупнофасованное мороженое охлаждается крайне медленно, так как отсутствует перемешивание, вязкость продукта высокая, а теплопроводность жира и белков низкая. При закалке в течение двух дней при минус 24 °C вымороженная вода составляет 65%, а после 7 дней закалки — 93%. Такое медленное вымораживание волы связано также и с тем, что при фризеровании значительно увеличивается концентрация веществ в незамерзшей воде, что понижает точку замерзания раствора. Здесь имеется опасность получения крупных, ощутимых на языке кристаллов льда. Чтобы избежать этого" при замораживании смеси во фризере необходимо создать условия для образования многочисленных центров кристаллизации и большого числа зародышевых кристаллов льда, которые послужат основой для кристаллизации воды в виде многочисленных мелких кристаллов при закаливании мороженого. Этому будет также благоприятствовать поддержание наиболее низкой и постоянной температуры в закалочной камере и уменьшение массы крупной фасовки мороженого, что обусловит более быстрое его охлаждение. Закаливание следует проводить в максимально короткий срок, чтобы не допустить существенного увеличения среднего размера кристаллов. Очень опасны при закалке колебания температуры, которые могут вызвать значительное увеличение размеров кристаллов льда вследствие рекристаллизации и повторной кристаллизации. При повышении температуры наиболее мелкие кристаллы льда расплавляются, а при последующем понижении температуры выкристаллизовывание воды будет проходить на поверхности оставшихся кристаллов, значительно увеличивая их в размерах.

Колебания температуры при закаливании мороженого могут вызвать подобную рекристаллизацию и молочного сахара с образованием крупных кристаллов к развитием пороков «мучнистость», «песчанистость».

5. Процесс сычужного свертывания молока

Наиболее важный процесс при изготовлении сыра — свертывание молока сычужным ферментом. От скорости образования, структурно-механических и синеретических свойств сычужного сгустка зависят консистенция, внешний вид и другие показатели сыра.

Сычужное свертывание молока проходит две стадии: ферментативную и коагуляционную. На первой стадии под действием сычужного фермента происходит разрыв чувствительной к нему пептидной связи фенилаланин-метионин (Фен — Мет) в полипептидной цепиказеина. В результате этогоказеин распадается на нерастворимый (чувствительный к ионам кальция) пара—казеин и растворимый гликомакропептид. Ферментативную стадию схематично можно представить следующим образом

Рисунок 1 — Действие сычужного фермента на казеин

Гликомакропептидыказеина имеют высокий отрицательный заряд и обладает сильными гидрофильными свойствами.

При их отщеплении отказеина снижается электрический заряд на поверхности казеиновых мицелл (с постепенным приближением к изоэлектрическому состоянию), частично теряется гидратная оболочка, в результате чего снижается устойчивость казеиновых мицелл и они коагулируют, т. е наступает вторая стадия коагуляции.

а — коагуляция мицелл под действием сил гидрофобного взаимодействия, б — коагуляция мицелл за счет кальциевых мостиков; 1 — нативные казеиновые мицеллы; 2 — параказеиновые мицеллы, потерявшие защитные гликомакропептиды—казеина

Рисунок 2 — Схема процесса сычужного свертывания молока

Механизм второй стадии сычужного свертывания окончательно не установлен. Известно, что клагуляция белков наступает лишь после расщепления 80−90% -казеина, находящегося на поверхности мицелл. Далее дестабилизированные казеиновые (точнее, параказеиновые) частицы сначала образуют агрегаты и цепочки. При достижении «критических» размеров цепочки соединяются между собой продольными и поперечными связями и образуют сплошную пространственную сетку, в петлях (ячейках) которой заключена дисперсионная среда.

Однако характер связей, возникающих при агрегировании дестабилизированных мицелл, до конца не выяснен. По мнению ученых, это могут быть силы гидрофобного взаимодействия неполярных групп пара—казеина (а также — иказеина) или кальциевые мостики, образующиеся в результате присоединения ионов кальция к серинфосфатным группам — иказеина двух или более сблизившихся параказеиновых мицелл.

На процесс сычужного свертывания и качество образующихся сгустков влияют состав и свойства молока, режим пастеризации, активность и состав бактериальной закваски и сычужного фермента, температура свертывания, доза хлорида кальция и т. д.

В образовании сычужного сгустка кроме казеина, по-видимому, участвуют денатурированные сывороточные белки и жировые шарики. Являясь более крупными частицами, они выступают центрами коагуляции казеина, вокруг которых начинает формироваться пространственная сетка. Поэтому добавление к молоку сывороточных белков ускоряет сычужное свертывание белков молока. Однако сывороточные белки замедляют синерезис сгустка, поэтому необходимо применять меры, усиливающие обсушку сырного зерна.

Агрегация казеиновых мицелл и формирование пространственной белковой сетки происходят за счет различных связей, причем большую роль в упрочнении всей системы выполняют ионы кальция, образующие кальциевые мостики. При пониженном содержании кальция молоко свертывается медленно, и получается дряблый, трудно поддающийся Дальнейшей обработке сгусток (или он вовсе не образуется). Оптимальным содержанием кальция в молоке считается 125—130 мг%.

6. Структурно механические свойства масла

Структурно-механические свойства масла характеризуют сопротивляемость пищевых продуктов механическому воздействию, зависят от химического состава и строения продуктов.

Для характеристики структурно-механических свойств пищевых продуктов применяют термин «консистенция» — свойства продукта, обнаруженные при осязании или разжевывании.

Оценку консистенции масла проводят по шкале, приведенной ниже.

Прочность — способность продукта сопротивляться механическому разрушению.

Вязкость — свойство тел оказывать сопротивление друг другу при перемещении. Различают эффективную и пластическую вязкость масла.

Упругость — способность тела мгновенно восстанавливать форму после приложения внешней силы (надавливания).

Модуль упругости показывает эластичность масла, а время релаксации — это время, в течение которого начальное напряжение падает до значения в 2,72 раза меньше изначального.

Релаксация — свойство продуктов твердо-жидкой структуры, характеризующее время перехода упругих деформаций в пластические при постоянной нагрузке.

Также важна твердость масла — способность его структуры оказывать сопротивление. Твердость — свойство тела препятствовать проникновению в него другого (более твердого тела). Твердость — показатель качества сливочного масла, характеризующий сопротивление его внешним деформациям.

Методы ее измерения различны, но все они позволяют измерить усилия, необходимые для отделения части масла.

Эластичность — способность тела восстанавливать форму через некоторое время после надавливания.

Пластичность — способность продукта к необратимым деформациям (характеризует качество карамельной массы, теста).

Ползучесть — свойство постепенного нарастания пластической деформации без увеличения нагрузки, особенно нагретого тела; характерно для повидла, мармелада, мороженого, сливочного масла, маргарина.

Липкость (адгезия) — способность продуктов проявлять в различной мере силы взаимодействия с другим продуктом или поверхностью тары, оборудования. Свойствами липкости обладают тесто, ирис, сыр, вареная колбаса, сливочное масло, хлебный мякиш, которые при разрезании прилипают к поверхности ножа, крошатся или ломаются.

7. Особенности пастеризации, сгущения и стерилизации молока

Пастеризация молока — это тепловая обработка молока с целью уничтожения вегетативных форм микрофлоры, в том числе патогенных. Режим пастеризации должен обеспечить также получение заданных свойств готового продукта, в частности органолептических показателей (вкус, нужные вязкость и плотность сгустка). Эффект пастеризации, обусловленный степенью гибели патогенной микрофлоры, влияет на выбор режимов и способов пастеризации. Из патогенных микроорганизмов наиболее устойчивы к тепловой обработке бактерии туберкулеза. Поскольку работа по определению возбудителей туберкулеза сложна, то эффективность пастеризации принято определять по гибели не менее стойкой кишечной палочки. Эффект пастеризации зависит от температуры t и продолжительности тепловой обработки z, взаимосвязь которых установлена в виде следующего уравнения:

In z, =36,84−0,48 t

где 36,84 и 0,48 — постоянные величины.

В зависимости от этих факторов различают три режима пастеризации: длительная пастеризация — при температуре 60…63°С с выдержкой 30 мин; кратковременная — при 74…78 °С с выдержкой 20 с; моментальная — при температуре 85…87 °С или 95…98 °С без выдержки.

Выбор режимов пастеризации предопределяется технологическими условиями и свойствами продукта. При содержании в продукте компонентов, отличающихся низкой термоустойчивостью, следует применять длительную пастеризацию. Процесс длительной пастеризации хотя и обеспечивает надежное уничтожение патогенных микробов и наименьшее изменение физико-химических свойств молока, однако требует больших затрат, связанных с использованием малопроизводительного оборудования.

Наиболее распространенный способ в производстве пастеризованного молока, кисломолочных продуктов и мороженого — кратковременная пастеризация. Этот способ также надежен для инактивации микробов и максимального сохранения исходных свойств молока. Моментальная пастеризация по воздействию на микробы и свойства молока аналогична кратковременной. Она рекомендуется для пастеризации сливок, из которых вырабатывают масло, и при производстве молочных консервов. Таким образом, все способы пастеризации позволяют получить продукт, безвредный для непосредственного употребления в пищу, но имеющий ограниченный срок хранения.

Сгущение (варка) молока.

Сгущение (варку) проводят при температуре кипения: в однокорпусной установке 55—58 °С в середине процесса и 60—63 °С в конце процесса, в двухкорпусной установке 70—80 °С в первом корпусе и 50—52 °С во втором корпусе. Продолжительность сгущения продукта в вакуум-аппарате должна быть минимальной. Для установления готовности продукта отбирают его пробу, охлаждают до 18—20 °С и определяют плотность, массовую долю сухого вещества и органолептические показатели. Плотность сгущенного цельного молока с сахаром при 50 °C равна 1280—1320 кг/м3. Массовая доля сухих веществ в готовом продукте по рефрактометру при 20 °C составляет 73,8—74%. Консистенция пробы продукта при 50 °C должна быть слабовязкой. Продукт должен легко стекать со шпателя или ареометра при извлечении его из цилиндра, в котором определяли плотность пробы. Сгущенный продукт из вакуум-выпарной установки направляют на охлаждение. Для этой цели применяют охладители-кристаллизаторы и вакуумные охладители. Продукт охлаждают до температуры 18—20 °С в течение 40—60 мин.

При охлаждении сгущенного молока с сахаром начинается кристаллизация лактозы. Этот процесс неуправляем, и результатом его является образование крупных кристаллов. Для получения продукта высокого качества необходимо, чтобы размеры кристаллов лактозы не превышали 10 мкм. Если образуются кристаллы большего размера, то консистенция сгущенного продукта становится мучнистой и даже песчанистой. Для интенсификации кристаллизации и образования мелких кристаллов лактозы в сгущенный продукт вносят затравку — сухую мелко-кристаллическую лактозу с размером кристаллов 2—3 мкм. Количество затравки соответствует 0,2% массы продукта. Лактозу перед внесением прогревают при 105 ± 2 °C не менее 1 ч. После внесения лактозы в сгущенное молоко увеличивается число зародышей кристаллизации, которые способствуют образованию мелких кристаллов. В качестве затравки можно использовать сгущенное молоко предыдущей выработки. Его количество должно составлять не менее 10%. Температура кристаллизации лактозы 25−35 °С.

О правильно проведенной кристаллизации лактозы судят по ее размерам. Согласно ГОСТ 2903 однородность консистенции продукта определяют по средним размерам и распределению кристаллов по группам, а их количество — подсчетом под микроскопом с применением окуляров-микрометров. Величину кристалла измеряют по длине грани. Все кристаллы делят на 4 группы. По средней величине кристаллов в каждой группе и их количеству вычисляют средний размер кристаллов в сгущенном молоке с сахаром. При определении размеров кристаллов молочного сахара измеряют не менее 100 кристаллов. В зависимости от размеров кристаллов молочного сахара выделяют следующую консистенцию продукта: до 10 мкм — консистенция, однородная по всей массе; от 11 до 15 — мучнистая; от 16 до 25 — песчанистая; более 25 — хрустящая на зубах.

Стерилизация молока

Тепловую обработку молока при температуре более 100 °C с последующей его выдержкой при этой температуре называют стерилизацией.

Зависимость температуры стерилизации и продолжительности ее воздействия имеет тот же характер, что и при пастеризации. При стерилизации молока уничтожаются как вегетативные, так и споровые формы микроорганизмов.

Кроме этого стерилизованные продукты приобретают определенную стойкость при хранении. Недостатком стерилизованного молока является то, что его пищевая и биологическая ценность ниже, чем пастеризованного, в результате влияния высокой температуры, особенно при продолжительном воздействии.

Стерилизацию применяют при производстве питьевого молока, сливок и сгущенных стерилизованных молочных консервов.

Термоустойчивость применяемого сырья по алкогольной пробе должна быть не ниже III группы по ГОСТ 25 228. С целью повышения термоустойчивости молока допускается применять соли-стабилизаторы: калий лимоннокислый одноводный по ГОСТ 5538; калий фосфорнокислый двузамещенный по ГОСТ 2493; калий фосфорнокислый двузамещенный пищевой по ТУ 113−25−123; натрий лимоннокислый 5,5-водный по ГОСТ 22 280; натрий фосфорнокислый двузамещенный по ГОСТ 4172 и другие, разрешенные к применению.

В молочной отрасли применяют два вида стерилизации: длительную в таре при температуре 103—125 оС и выдержке 15—20 мин в аппаратах периодического, полунепрерывного и непрерывного действия; кратковременную в потоке при температуре 135—150 °С с выдержкой 2—4 с и асептическим розливом в пакеты.

Стерилизация молока в таре бывает одно и двухступенчатая. При одноступенчатой стерилизации очищенное, нормализованное по жиру и подогретое до 70—75 С молоко гомогенизируют и разливают в стеклянные бутылки с металлическими крышками и прокладками из кронен корки. Укупоренный и маркированный продукт стерилизуют при температуре 110—120 °С в аппаратах периодического действия (автоклавах) с выдержкой при этой температуре в течение 15—25 мин и затем охлаждают до 15—20 С.

Двухступенчатый способ обработки предусматривает стерилизацию молока дважды: предварительно перед розливом и окончательно после розлива. Предварительная стерилизация очищенного, нормализованного по жиру, гомогенизированного и подогретого до 85 °C молока осуществляется в потоке при температуре до 135±2°С и выдержке 20 с. После этого молоко охлаждают до 35—40 оС, резервируют и разливают в бутылки. После их укупорки продукт стерилизуется в аппаратах непрерывного действия (гидростатических стерилизаторах) при температуре 115—120 °С с выдержкой 15—20 мин в зависимости от вместимости бутылки. Затем молоко охлаждают и направляют на хранение и реализацию.

Стерилизованное молоко после двухступенчатой обработки более стойкое, чем после одноступенчатой. Однако оно имеет повышенную вязкость и пониженное содержание витаминов, чем молоко после одноступенчатой стерилизации.

Стерилизация молока в потоке осуществляется путем нагрева его в аппаратах поверхностного типа (пластинчатых и трубчатых), а также пароконтактных инжекционного («пар в молоко») и инфузионного («молоко в пар») типов с последующим розливом молока в асептических условиях в стерильную тару (пакеты из полимерного материала).

При стерилизации в потоке молоко очищается, охлаждается и нормализуется по массовой доле жира. Затем молоко пастеризуют при температуре 76 + 2 °C с выдержкой 20 с и охлаждают до 6 ± 2 °C. При использовании сухого молока его восстанавливают в соответствии с действующей технологической инструкцией. Для улучшения качества продукта, вырабатываемого на восстановленном молоке, рекомендуется приготавливать его из смеси с цельным молоком в соотношении, зависящем от показателей сухого молока.

8. Соединительнотканные белки мяса — коллаген и эластин. Структура, аминокислотный состав, влияние на физические свойства мяса

Соединительная ткань имеет мезенхимальное зародышевое происхождение и состоит из клеток и межклеточного материала, образованного главным образом фибриллярными белками и основным веществом.

Основными компонентами соединительной ткани являются структурные белки, которые относятся к склеропротеинам — это коллаген, эластин и ретикулин, образующие прочные и эластические волокнистые структуры.

Фибриллярные белки представлены коллагеном и эластином. Коллаген (греч. colla — клей, gennao — порождаю) является веществом, которое при нагревании в воде образует клей или желатин. Коллаген составляет около 30% всех белков животного. Коллаген содержится в составе рыхлой и плотной соединительной, костной, хрящевой и покровной тканей, входит в состав сухожилий, связок, фасций.

Коллаген образует нити (фибриллы) различной толщины. Расположение нитей определяет их функцию, которая состоит главным образом в придании тканям прочности на разрыв. Коллагеновые нити состоят из субъединиц, называемых тропоколлагеном, которые расположены регулярным образом и взаимно ориентированы как в продольном, так и поперечном направлении. Молекула тропоколлагена состоит из трех цепей двух видов: а) и съ, которые образуют третичную структуру коллагена — тройную спираль с молекулярной массой 360 кДа (рис. 4, а). Каждая цепь образована примерно 1000 остатков аминокислот, среди которых присутствуют оксипролин и оксилизин. В результате агрегации тропоколлагена в продольном направлении образуется четвертичная структура коллагена — фибрилла (рис. 4, б). Исчерченность среза, видимая в электронном микроскопе, соответствует образованию цепей из молекул тропоколлагена длиной 280 нм, которые ориентированы параллельно в продольном направлении с регулярным сдвигом примерно на ¼ длины (69 нм). Молекулы тропоколлагена не соприкасаются друг с другом, так что между ними остается небольшая щель. Параллельные соседние молекулы слегка перекрывают друг друга. В целом существование щелей и перекрытий приводит к образованию темных и светлых полос. Если длина молекулы коллагена больше ее диаметра в 4,4 раза, то ширина щелей составляет 0,6 длины, а перекрытий — 0,4. Тройная спираль тропоколлагена стабилизируется водородными связями между отдельными цепями. Это объясняет высокую прочность молекулы на разрыв.

Рисунок 4 — Структурная схема коллагена: а — третичная структура (тропоко.члаген); 6 — четвертичная структура (фибрилла) Существуют четыре генетически разные типа коллагена, различающиеся своими а-цепями. Тип 1 обнаружен в сухожилиях, тип II — в хряще, тип III характерен для коллагена в патологически измененных тканях и тип IV найден в базальных мембранах.

В коллагене, в отличие от других белков, нет некоторых аминокислот: триптофана, цистина и цистеина, очень мало тирозина и метионина, преобладают глицин, пролин и оксипролин, а также оксилизин, не обнаруженный в других белках. Главной отличительной особенностью аминокислотного состава коллагена является то, что почти ¼ всех аминокислотных остатков составляет глицин и ¼ — пролин и оксипролин, поэтому коллаген относится к неполноценным белкам.

Нативный коллаген нерастворим в воде, органических растворителях, и на него в очень слабой степени воздействуют кислоты, щелочи и протеолитические ферменты (пепсин и трипсин). Нерастворимость и устойчивость коллагена объясняются наличием поперечных связей в его молекуле (рис. 4, а), которые возникают как в трехспиральной молекуле тропоколлагена между отдельными полипептидными цепями (внутримолекулярные связи), так и между отдельными тропоколлагеновыми единицами (межмолекулярные поперечные связи). Внутримолекулярные и межмолекулярные поперечные связи как бы «сшивают» отдельные участки и всю структуру в целом. Такие связи образуются, прежде всего, при участии оксипролина. Между пептидными цепями в молекуле коллагена возникают водородные связи между СО-группами пептидной связи и ОН-группами оксипролина, как представлено ниже:

Кроме того, могут возникать сложноэфирные связи за счет ОН-групп моносахаридов и другие виды связей.

Нерастворимость и устойчивость коллагена зависят от вида и возраста животного, а также от ткани, в которой он содержится. С увеличением возраста животного количество поперечных связей в структуре коллагена за счет пероксидного окисления возрастает и его устойчивость повышается.

Коллаген может сильно набухать в воде, вследствие чего его масса увеличивается в 1,5−2 раза.

Высокая гидратация коллагена связана с содержанием в нем значительных количеств диаминокарбоновых и аминодикарбоновых кислот и, следовательно, большого количества боковых полярных групп в его молекуле. При смещении рН среды в кислую или щелочную сторону от изоэлектрического состояния набухаемость коллагена резко увеличивается, при этом масса набухшего белка в состоянии полного набухания может достигать от 400 до 1000% к массе сухого белка. Способность коллагена к набуханию имеет большое значение при выработке мясных продуктов, а также при производстве желатина и кожевенного сырья.

Изоэлектрические точки коллагена животных разного возраста неодинаковы: например, для коллагена шкуры теленка ИЭТ находится при рН 6,4, шкуры крупного рогатого скота — при рН 7.

При длительном нагревании с водой коллаген расщепляется. Вследствие теплового воздействия происходит денатурация — нарушение связей, удерживающих коллаген в нативном состоянии, а также частичный гидролитический распад по месту пептидных связей. При этом образуются как высокомолекулярные, так и низкомолекулярные продукты распада. В зависимости от преобладания в системе высокоили низкомолекулярных продуктов распада получается либо желатин, либо клей.

Эластин, как и коллаген, относится к склеропротеинам. Он значительно устойчивее коллагена; не растворяется в холодной и горячей воде, растворах солей, разведенных кислотах и щелочах, даже крепкая серная кислота оказывает на него слабое воздействие.

В отличие от коллагена эластин образует структуру с характерной эластичностью. Это объясняется особой трехмерной упаковкой мономеров эластина (проэластина), которые взаимно соединены поперечными ковалентными связями. Они возникают в результате конденсации боковых цепей лизина двух-четырех звеньев проэластина с образованием полифункциональных аминокислот десмозина и изодесмозина. Эти связи настолько прочны, что не разрушаются при кислотном гидролизе.

Считается, что на пространственную организацию субъединиц проэластина в волокне влияют структурные гликопротеины.

Волокна эластина могут растягиваться в два и более раза и сохраняют высокую прочность на разрыв даже в полностью растянутом состоянии. Эластические свойства нерастворимого полимерного эластина объясняются структурным расположением мономеров. При растяжении разрушаются гидрофобные взаимодействия и изменяется расположение молекул воды. После снятия нагрузки самопроизвольно восстанавливается исходное состояние.

В эластине, как и в коллагене, присутствует оксипролин, хотя его в 10 раз меньше, чем в коллагене; много глицина и пролина, но отсутствуют триптофан и метионин. По аминокислотному составу эластин относится к неполноценным белкам. В состав его входят мукополисахариды.

Волокна эластина имеют внутреннюю и наружную оболочки. Внутренняя оболочка образована из линейного проэластина. Наружная оболочка, защищающая внутреннюю, образована мукопротеидом эластомуцином, построенным из проэластина и полисахаридов. Эти структурные элементы придают большую прочность волокну.

Эластин — плохо усвояемый белок, он почти не переваривается трипсином, медленно — пепсином, но гидролизуется ферментом поджелудочной железы эласгазой. В отличие от коллагена, эластин слабо набухает, что связано с небольшим числом полярных боковых групп в молекуле эластина. При нагревании он не образует желатина.

9. Контроль натуральности

При добавлении в молоко несвойственных ему веществ или изъятия составных частей (например, жира) оно считается фальсифицированным. Для установления характера и степени фальсификации важно знать физико-химические показатели натурального молока.

Определение добавления воды. Добавление воды в молоко определяют по его плотности. После добавления 3% воды плотность снижается на I °А. Более объективный показатель — количество сухих обезжиренных вешеств. Установлено, что в молоке сразу же после выпаивания их содержится не менее 8%.

Количество добавленной воды (В, %) рассчитывают по формуле В= [(COMO — СОМО,): СОМО] х 100

где СОМО— сухой обезжиренный остаток стойловой пробы (%); СОМО, — сухой обезжиренный остаток исследуемого молока (%).

Определение добавления обезжиренного молока или снятия жира устанавливают по снижению содержания жира, сухих веществ и увеличению плотности молока. Степень обезжиривания молока (%) можно рассчитать по формуле О = (Ж — Ж,: Ж) х 100

где О — степень обезжиривания молока, %; Ж — содержание жира в стойловой пробе (%); Ж, — содержание жира в исследуемом молоке (%).

Определение двойной фальсификации. При одновременном разбавлении молока водой и снятии жира (двойная фальсификация) плотность молока может не изменяться. В этом случае фальсификацию определяют по содержанию сухих обезжиренных веществ (менее 8%), а количество добавленной воды и обезжиренного молока (%) рассчитывают по формулам Д = 100 — (Ж,: Ж) х 100,

где Д — количество добавленной воды и обезжиренного молока (%); Ж, — содержание жира в исследуемой пробе (%);

В = 100 — (СОМО,: СОМО) х 100,

где В — количество добавленной воды (%); СОМО. — сухое обезжиренное вещество в исследуемом молоке (%); СОМО — сухое обезжиренное вещество в стойловой пробе молока (%).

мясо коллаген молоко мороженое

Список литературы

1) Богатова О. В., Догарева Н. Г. Химия и физика молока: Учебное пособие.-Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004.-137 с.

2) Горбатова К. К. Химия и физика молока и молочных продуктов / К. К., Горбатова, П. И. Гунькова; под общ. ред. К. К. Горбатовой. — СПб.; ГИОРД, 2012. — 336 с.

3) Горбатова К. К. Биохимия молока и молочных продуктов/ К. К. Горбатова — СПб.: ГИОРД, 2000. — 320с.

4) ГОСТ 25 509–82 Маслодельная промышленность. Термины и определения

5) Крусь Г. Н., Храмцов А. Г., Волокитина Л. В. Технология молока и молочных продуктов. -СПб.: Торг. дом ГИОРД, 2004. — 455 с.

6) Кудряшов JI. С. Физико-химические и биохимические основы производства мяса и мясных продуктов. — М.: ДеЛи принт, 2008. — 160 с.

7) Макарцев Н. Г. Технология производства и переработки животноводческой продукции. — Калуга: Манускрипт, 2005. — 688 с.

8) Перкель Т. П. Физико-химические и биохимические основы производства мяса и мясных продуктов: Учебное пособие / Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. — Кемерово, 2004. — 100 с.

9) Степанова Л. И. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры. Т.1. Цельномолочные продукты. -2-е изд. — СПб ГИОРД, 2004. -384с.

10) Твердохлеб Г. В., Раманаускас Р. И. Химия и физика молока и молочных продуктов — М.: ДеЛи принт, 2006. — 360 с.

.ur