Какие предьявляют требования при тепловой обработки, в процессе консервирования

Производство молочных консервов характеризуется рядом общих приемов подготовки и обработки сырья: приемка, очистка, охлаждение и резервирование, нормализация, тепловая обработка, гомогенизация, сгущение.

Приемка, очистка, охлаждение молока, осуществляемые аналогично выполнению этих операций при производстве молочных продуктов, были рассмотрены ранее.

Для обеспечения бесперебойной работы оборудования (вакуум-выпарных установок) и подбора термостойкого молока возникает необходимость в охлаждении и резервировании молока. Режимы охлаждения выбирают в зависимости от продолжительности резервирования. Наиболее оптимальные условия – это охлаждение до 4–8 °С и хранение не более 12 ч.

Нормализация исходной смеси осуществляется для получения в молочных консервах необходимого соотношения между составными частями сухого вещества. При этом соотношения массовых долей любых двух составных частей сухого вещества в нормализованной смеси и готовом продукте должны быть одинаковыми. Порядок расчета приведен в главе «Расчеты по нормализации сырья».

Пастеризация. Нормализованную смесь перед сгущением пастеризуют при температуре (90±2) °C или (107±2) °С без выдержки. Сразу после пастеризации рекомендуется охладить молоко до 70 – 75 °С для предотвращения денатурации сывороточных белков и других нежелательных физико-химических изменений.

Сгущение. После охлаждения молоко направляют на сгущение, т. е. концентрирование сухих веществ молока или его смеси е компонентами путем выпаривания влаги в вакуум-выпарных установках при давлении ниже атмосферного. Применение вакуума позволяет снизить температуру кипения молока и в наибольшей степени сохранить его свойства.

Вакуум-выпарные установки могут быть непрерывного и периодического действия. По способу заполнения выпариваемой жидкости различают циркуляционные (объемные) установки с циркуляцией определенного объема жидкости и пленочные, в которых выпаривание происходит из пленки толщиной 2–10 мм. При такой толщине пленки интенсифицируется теплообмен и сокращается продолжительность теплового воздействия. В целях экономии тепловой энергии на сгущение установки конструируют многокорпусными.

В периодически действующую вакуум-выпарную установку поступает определенный объем молока или смеси, и сгущение продолжается до достижения требуемой концентрации сухих веществ. Продукт быстро выгружают и направляют на охлаждение в вакуум-охладитель. После выгрузки продукта в вакуум-выпарные установки поступает новая партия подготовленной смеси и процесс сгущения повторяется.

При непрерывно-поточном способе по сравнению с периодическим проводится непрерывное выпаривание. Смесь, частично сгущаясь в первом корпусе, последовательно проходит остальные корпуса, где выпаривается до конечной концентрации сухих веществ, поступает в емкость для продукта и на охлаждение.

При непрерывно-поточном способе сгущения по сравнению с периодическим снижаются затраты времени в 1,36 раза на обработку 1 г молока, расход пара в 1,55 раза и воды в 1,46 раза. Кроме того, непрерывно-поточный способ позволяет автоматизировать технологический процесс.

При выпаривании основными параметрами процесса являются температура, продолжительность воздействия и кратность концентрирования. Температура выпаривания в зависимости от числа корпусов установки и содержания сухих веществ в смеси колеблется от 45 до 82 °С. Продолжительность теплового воздействия зависит от вида вакуум-выпарных установок. В однокорпусной циркуляционной установке она колеблется от 1 (при сгущении от 11 до 25% сухих веществ) до 10 ч (при сгущении от 6,0 до 60%). В пленочной вакуум-выпарной установке продолжительность выпаривания колеблется от 3 до 15 мин.

При сгущении состав молочных консервов может определяться в соответствии с кратностью концентрирования или сгущения. Кратность концентрирования показывает, во сколько раз увеличиваются массовые доли сухого остатка и его составных частей или во сколько раз уменьшается масса сгущенного продукта по сравнению с массой исходною сырья. Кратность концентрирования рассчитывают из следующих отношений:

где n – кратность концентрирования (сгущения); m_см, m_пр – масса исходной смеси и продукта, С_пр, Ж_цр, СОМО_пр – массовая доля сухих веществ, жира, сухого обезжиренного молочною остатка в продукте и соответственно в исходной смеси (С_см, Ж_см, СОМО_см).

Производство молочных консервов характеризуется рядом общих приемов подготовки и обработки сырья: приемка, очистка, охлаждение и резервирование, нормализация, тепловая обработка, гомогенизация, сгущение.

Приемка, очистка, охлаждение молока, осуществляемые аналогично выполнению этих операций при производстве молочных продуктов, были рассмотрены ранее.

Для обеспечения бесперебойной работы оборудования (вакуум-выпарных установок) и подбора термостойкого молока возникает необходимость в охлаждении и резервировании молока. Режимы охлаждения выбирают в зависимости от продолжительности резервирования. Наиболее оптимальные условия – это охлаждение до 4–8 °С и хранение не более 12 ч.

Нормализация исходной смеси осуществляется для получения в молочных консервах необходимого соотношения между составными частями сухого вещества. При этом соотношения массовых долей любых двух составных частей сухого вещества в нормализованной смеси и готовом продукте должны быть одинаковыми. Порядок расчета приведен в главе «Расчеты по нормализации сырья».

Пастеризация. Нормализованную смесь перед сгущением пастеризуют при температуре (90±2) °C или (107±2) °С без выдержки. Сразу после пастеризации рекомендуется охладить молоко до 70 – 75 °С для предотвращения денатурации сывороточных белков и других нежелательных физико-химических изменений.

Сгущение. После охлаждения молоко направляют на сгущение, т. е. концентрирование сухих веществ молока или его смеси е компонентами путем выпаривания влаги в вакуум-выпарных установках при давлении ниже атмосферного. Применение вакуума позволяет снизить температуру кипения молока и в наибольшей степени сохранить его свойства.

Вакуум-выпарные установки могут быть непрерывного и периодического действия. По способу заполнения выпариваемой жидкости различают циркуляционные (объемные) установки с циркуляцией определенного объема жидкости и пленочные, в которых выпаривание происходит из пленки толщиной 2–10 мм. При такой толщине пленки интенсифицируется теплообмен и сокращается продолжительность теплового воздействия. В целях экономии тепловой энергии на сгущение установки конструируют многокорпусными.

В периодически действующую вакуум-выпарную установку поступает определенный объем молока или смеси, и сгущение продолжается до достижения требуемой концентрации сухих веществ. Продукт быстро выгружают и направляют на охлаждение в вакуум-охладитель. После выгрузки продукта в вакуум-выпарные установки поступает новая партия подготовленной смеси и процесс сгущения повторяется.

При непрерывно-поточном способе по сравнению с периодическим проводится непрерывное выпаривание. Смесь, частично сгущаясь в первом корпусе, последовательно проходит остальные корпуса, где выпаривается до конечной концентрации сухих веществ, поступает в емкость для продукта и на охлаждение.

При непрерывно-поточном способе сгущения по сравнению с периодическим снижаются затраты времени в 1,36 раза на обработку 1 г молока, расход пара в 1,55 раза и воды в 1,46 раза. Кроме того, непрерывно-поточный способ позволяет автоматизировать технологический процесс.

При выпаривании основными параметрами процесса являются температура, продолжительность воздействия и кратность концентрирования. Температура выпаривания в зависимости от числа корпусов установки и содержания сухих веществ в смеси колеблется от 45 до 82 °С. Продолжительность теплового воздействия зависит от вида вакуум-выпарных установок. В однокорпусной циркуляционной установке она колеблется от 1 (при сгущении от 11 до 25% сухих веществ) до 10 ч (при сгущении от 6,0 до 60%). В пленочной вакуум-выпарной установке продолжительность выпаривания колеблется от 3 до 15 мин.

При сгущении состав молочных консервов может определяться в соответствии с кратностью концентрирования или сгущения. Кратность концентрирования показывает, во сколько раз увеличиваются массовые доли сухого остатка и его составных частей или во сколько раз уменьшается масса сгущенного продукта по сравнению с массой исходною сырья. Кратность концентрирования рассчитывают из следующих отношений:

где n – кратность концентрирования (сгущения); m_см, m_пр – масса исходной смеси и продукта, С_пр, Ж_цр, СОМО_пр – массовая доля сухих веществ, жира, сухого обезжиренного молочною остатка в продукте и соответственно в исходной смеси (С_см, Ж_см, СОМО_см).

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

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

Повышение термоустойчивости молока достигается внесением солей-стабилизаторов. Их добавляют в пастеризованную смесь или в сгущенное молоко.

Повышению термоустойчивости способствует и режим пастеризации перед сгущением, обеспечивающий наиболее полную денатурацию сывороточных белков. В зависимости от применяемого оборудования молоко пастеризуют при следующих режимах. нагревают в потоке при температуре (88±2) °С, затем при температуре (125±5) °С с выдержкой 30 с с последующим снижением температуры до (86±2) °С путем самоиспарения в вакуумной камере или последовательно нагревают в четырех подогревателях вакуум-выпарной установки до температуры (88±5) °С, затем в высокотемпературном подогревателе – до температуры (120±5) °С с последующим снижением температуры до 105 °С в вакуумной камере.

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

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

Сгущение молока заканчивают по достижении плотности 1061–1063 кг/м³ (при 20 ºС) при производстве сгущенного стерилизованного молока и 1066–1068 кг/м³ при производстве концентрированного молока.

Сгущенное молоко гомогенизируют на двухступенчатых гомогенизаторах при температуре (74±2) °С и общем давлении (18±1,0) МПа. Целесообразность применения двухступенчатого гомогенизатора обусловлена необходимостью постепенного повышения давления, так как гомогенизация при высоком давлении снижает термоустойчивость сгущенного молока. После гомогенизации сгущенное молоко охлаждают до температуры (4±2) °С.

После гомогенизации в охлажденное сгущенное молоко вносят соли-стабилизаторы для восстановления нарушенного при пастеризации и сгущении баланса солей.

Для повышения термоустойчивости молока применяют смеси солей, состоящие из цитратов и гидрофосфатов калия и натрия, взятых в соотношении, аналогичном соотношению этих солей в натуральном молоке. Смесь подготавливают следующим образом. Гидрофосфат натрия (Na₂HPO₄·12H₂O) и гидрофосфат калия (К₂HPO₄), а также цитрат натрия (Na₃C₆H₅O₇·5,5H₂O) и цитрат калия (K₃C₆H₅O₇·H₂O) берут в соотношении 1:3. Полученные фосфатные и цитратные смеси солей смешивают в соотношении 1:1.

Количество соли-стабилизатора определяют на основании пробной стерилизации уже сгущенного молока. Пробную стерилизацию проводят в шести банках. В каждую банку отвешивают по 0,3 кг сгущенного молока. В банки №2–6 вносят 25 %-ный раствор солей-стабилизаторов (0,05–0,4 % сухой соли от массы продукта). В банку №1 соль не вносят. Степень разведения сгущенного молока выравнивают дистиллированной водой. Закатанные банки стерилизуют. После стерилизации оценивают сгущенное молоко в банках по органолептическим показателям и определяют вязкость. Массовая доля соли-стабилизатора, при которой продукт получил лучшую оценку и имел вязкость 8-18 МПа для сгущенного и 15–20МПа для концентрированного молока, считается оптимальной для данного молока. При стабильном качестве сырья и готового продукта пробную стерилизацию проводят один раз в месяц.

Интенсивность взаимодействия белковых и минеральных веществ молока после внесения солей-стабилизаторов зависит от момента внесения солей, а также от продолжительности их взаимодействия с казеинаткальцийфосфатным комплексом. Продукт имеет минимальную вязкость после выдерживания сгущенного молока с солью-стабилизатором перед стерилизацией в течение 6–7 ч.Последующее выдерживание сгущенного стерилизованного молока снова приводит к повышению вязкости. Это проявляется при добавлении различных солей-стабилизаторов и их смесей независимо от вида и количества вносимой соли.

При внесении солей-стабилизаторов пастеризованное молоко общая продолжительность взаимодействия молока с солями (пастеризация, сгущение, гомогенизация, охлаждение) составляет 6 ч. Вязкость продукта в этом случае идентична вязкости, полученной при выдерживании сгущенного молока с солями-стабилизаторами в течение 6–7 ч до стерилизации.

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

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

Режим стерилизации устанавливают в соответствии с формулой стерилизации, представляющей собой следующую условную запись теплового режима аппарата, в котором осуществляется стерилизация.

где Т₁, Т₂, Т₃ – продолжительность соответственно подогревания, стерилизации, охлаждения, мин; t – температура стерилизации, ºС.

Формула стерилизации устанавливается заранее для конкретного аппарата и конкретных условий. Надежность выбранной для производства формулы стерилизации проверяют микробиологическими анализами. Режим должен обеспечить эффект, выраженный величиной от 4,0 до 5,1 условных единиц (условных минут). При этом нижнее значение условных единиц допускается для обсемененности не более 1 споры в 1 см³ продукта перед стерилизацией. С повышением обсемененности, но не более 10 спор в 1 см³ продукта, требуемый эффект стерилизации должен быть увеличен.

Сгущенное или концентрированное молоко, выдержавшее пробную стерилизацию, разливают в предварительно вымытые и пропаренные металлические банки. Наполненные и упакованные банки проверяют на герметичность и направляют на стерилизацию. Для стерилизации продукта в таре используют стерилизаторы непрерывного действия гидростатического или роторного типа, а также стерилизаторы периодического действия. В стерилизаторах гидростатического типа банки со сгущенным или концентрированным молоком стерилизуют при температуре 116–117°С с выдержкой 15–17 мин. В аппаратах периодического действия стерилизация осуществляется при температуре 116–118 °С с выдержкой 14–17 мин. Температура охлаждения стерилизованных консервов должна быть в пределах 20–40 °С. Готовые продукты хранят при температуре от 0 до 10 °С и относительной влажности воздуха не выше 85 % в течение не более 12 мес со дня выработки.

При производстве стерилизованных консервов в зимнее и весеннее время года продукты часто загустевают и портятся из-за низкой термоустойчивости молока даже при добавлении солей-стабилизаторов. Для предотвращения порчи молочных консервов тепловая обработка их проводится при более низких температурах и выдержке вследствие добавления антибиотика низина. Известно, что низин, являясь безвредным для человека и животных, вызывает гибель вегетативных и споровых форм бактерий. Снижение температуры стерилизации до 112–115 °С (вместо 118 °С) и выдержки до 12 мин при использовании низина положительно влияет на качество готового продукта В сгущенном стерилизованном молоке с низином на 30% снижается вязкость и кислотность продукта, отсутствует привкус карамелизации.

Низин добавляют в виде водного раствора или раствора в сгущенном продукте при тщательном перемешивании на любом участке технологического процесса от сгущения до фасования. Таким образом, применение низина позволяет вырабатывать высококачественные консервы и увеличивать их объем за счет переработки менее термоустойчивого молока.

Продукт вырабатывают из пастеризованного коровьего молока, с применением сгущения и добавления сахара для подавления роста микрофлоры. По органолептическим показателям готовый продукт имеет чистый и сладкий вкус, без посторонних привкусов и запахов, однородную консистенцию, без наличия кристаллов сахара, ощущаемых на вкус. По химическому составу в сгущенном цельном молоке с сахаром массовая доля влаги составляет не более 26,5%, сахарозы – не менее 43,5, общая массовая доля сухих веществ – 28,5, в том числе жира – не менее 8,5%.

Технологический процесс производства сгущенного молока с сахаром осуществляется в следующей последовательности: приемка, подготовка и резервирование сырья, нормализация, гомогенизация и пастеризация, приготовление и введение сахарного сиропа, сгущение, охлаждение, фасование и хранение.

ЗАДАНИЕ:

1. Прочитайте лекцию.

2. Составьте конспект, выделяя с текста, только тепловые процессы производства.

3. Выпишите температурные режимы тепловых процессов производства.

4. Ответьте на вопросы:

1. Сколько способов существует при стерилизации сгущенных консервов?

2. Какие гомогенизаторы используют, при производстве сгущенных консервов?

3. Что происходит с молоком, при низкой термоустойчивости?

4. Какой технологических процесс следует сразу после охлаждения молока?

5. Какое оборудование используют для сгущения молока?