Основными показателями молока как объекта технологической переработки являются: состав, степень чистоты, органолептические, биохимические, физико-механические свойства, а также наличие в нем токсических и нейтрализующих веществ. При использовании высокопроизводительного оборудования очень важно сохранить свойства молока и его составные части. Вот почему технологии молочной промышленности должны обладать обширными знаниями о химических, биохимических и физических свойствах составных частей молока.
Состав молока. Молоко состоит из воды и распределенных в ней пищевых веществ – жиров, белков, углеводов, ферментов, витаминов, минеральных веществ, газов. Эти вещества после удаления воды и газов называют сухим молочным остатком. Содержание сухого вещества и отдельных его компонентов непостоянно в течение периода лактации. Количество жира подвержено самым большим колебаниям, затем идут белки. Содержание лактозы и солей, наоборот, почти не изменяется в течение всего периода лактации. Диапазон колебаний находится в тесной связи с величиной частиц отдельных составных частей.
Вода. Вода является обязательной частью молока и обусловливает его физическое состояние. В молоке содержится в среднем 87% воды.
Молочный жир. Основу молочного жира составляют триглицериды, представляющие собой сложные эфиры трёхатомного спирта глицерина и жирных кислот. Молочный жир имеет наибольшее значение для переработки молока по сравнению с другими его компонентами.
В молочном жире определено более 60 жирных кислот. Важнейшими из них являются: пальмитиновая, миристиновая, олеиновая и стеариновая. Содержание жирных кислот в молочном жире в зимнее и летнее время различно. Зимой молочный жир характеризуется более высоким уровнем миристиновой, лауриновой и пальмитиновой кислот, а летом – линолевой. Особенностью молочного жира является наличие большого числа низкомолекулярных летучих, растворимых в воде кислот.
Массовая доля жира в коровьем молоке в среднем составляет 3,6 – 3,9%. Он находится в молоке в виде мелких шариков: в охлажденном молоке – в виде суспензии, а в неохлаждённом – эмульсии.
Белки представляют собой сложные высокомолекулярные азотистые соединения.
Основу белковых молекул составляют аминокислоты. В молочном белке обнаружено 18 аминокислот, 8 из них относят к незаменимым. В молоке белков -3,2% (казеин, лактальбумин, лактоглобулин и др.), и он усваивается значительно лучше, чем мясной белок. Белки молока в сочетании с растительными продуктами (например, картофелем, бобовыми и крупами) создают особо ценные для организма пищевые комбинации, их содержание в молоке изменяется в зависимости от породы скота, периода лактации, вида корма и других факторов.
Молочный сахар (лактоза) составляет примерно 4,9% от общего объёма молока. Он создаёт наилучшие условия для здоровой кишечной флоры, усвоения кальция, да и вообще крайне благоприятно действует на состояние желудочно-кишечного тракта. Однако в большинстве случаев именно лактоза и отсутствие у человека фермента, её расщепляющего, ответственна за так называемую «непереносимость молока». Это заболевание проявляется нарушениями функции желудочно-кишечного тракта.
Богато молоко и всеми известными витаминами и ферментами, особенно много в продукте витаминов B2 и B12. стакан молока удовлетворяет 1/5 суточной потребности в рибофлавине. Особенно хочется сказать о витамине Д, который очень важен для формирования костей и зубов.
Чрезвычайно разнообразен минеральный состав молока, кроме витаминов и ферментов в него входят: калий, кальций, фосфор, железо, йод. Важное место среди них занимает кальций. Он относится к веществам, жизненно важным для организма, содержится в костных и зубных тканях, обеспечивая их прочность. Играя важнейшую роль в сложных клеточных процессах, результатом которых является работа мышц, кальций также регулирует сердечный ритм. При недостаточном употреблении этого минерала, особенно в первые 30 лет жизни, резко возрастает риск возникновения различных костных повреждений, начиная от переломов и заканчивая нарушениями осанки.
Состав молока непостоянен. Отсутствие одного из веществ или незначительное отклонение его количества от нормы указывает на болезненное состояние животного или на неполноценность пищевого рациона.
Свойства молока как объекта технологической переработки зависят не только от его состава. Но в большей степени от биологических и химических показателей: бактерицидной активности и кислотности. Бактерицидная активность – это свойство свежевыдоенного молока подавлять развитие микроорганизмов, связанное с наличием иммунных тел, вырабатываемого организмом животного и поступающих из крови в молочную железу.
Кислотность молока обусловлена наличием в нём кислых солей, белков. Бывает титрируемая и активная. Единица измерения кислотности – градус Тернера, (ºТ). 1 градус Тернера равен числу миллилитров 0,1 раствора гидроксида натрия (калия), которое расходуется на нейтрализацию кислых соединений в 100 мл молока. Разбавленного вдвое дистиллированной водой. Кислотность свежевыдоенного молока составляет 16 -18 ºT. Она обуславливаются кислыми солями – дегидрофосфатами и дегидроцитратами, белками – казеином и сывороточными белками, углекислотой, кислотами.
Кисломолочные продукты
Одним из замечательных свойств молока является его способность к сквашиванию. Вроде бы испорченный продукт через некоторое время вдруг приобретает совершенно новый вкус и приятный аромат. Люди давно заметили это свойство молока и употребили его себе во благо.
Вкус и консистенция этих продуктов зависят от очень многих факторов – свойств молока, видов заквасок, способов сбраживания и др. Готовят кисломолочные продукты из молока, почти всех видов домашних животных. В нашей стране для этой цели используют в основном молоко коров, кобылиц и овец.
В качестве заквасок используются чистые культуры молочно-кислых бактерий с добавлением или без добавления культур молочных дрожжей: молочно-кислых стрептококков, болгарской палочки, ацидофильной палочки, ароматобразующих бактерий и др.
Как правило различают две группы кисломолочных продуктов. Первую из них составляют продукты, получаемые в результате молочно-кислого брожения (простокваша, ацидофильное молоко, творог и др.), вторую – продукты, получаемые в результате смешанного (молочно-кислого и спиртового брожения 9 кефир, кумыс и др.). Продукты первой группы отличаются нежным вкусом, имеют плотный и однородный сгусток. В отличие от них продукты смешанного брожения обладают более резким, слегка щиплющим вкусом, обусловленным присутствием этилового спирта и углекислоты, нежным сгустком. Пронизанным мельчайшими пузырьками углекислого газа, результатом брожения также является сметана.
Молоко является оптимальным субстратом для роста многих представителей полезной микрофлоры – молочно-кислых бактерий, бифидобактерий, кишечной палочки, дрожжей. Введение в состав кисломолочных продуктов специально селекцонированных штаммов молочно-кислых бактерий, бифидобактерий способствует лучшему усвоению кальция у взрослых и детей. Снижению уровня холестерина в крови, обеспечивает физиологическую потребность организма в витаминах, аминокислотах. Антиоксидантах, активизирует образование микробной лактазы.
В последнее время появилось новое поколение пробиотиков. Основанных на генетически модифицированных штаммах микроорганизмов с заданными свойствами. К примеру, пробиотик субалин: для его получения авторы использовали один из штаммов, входящих в состав пробиотика биоспорина, в который был вставлен ген антивирусный активности, ответственный за продукцию универсалного антивирусного агента-интерферона. Производят рекомбинатные пробиотики и с геном устойчивости к эритромицину.
Существуют и другие критерии отбора штаммов, вводимых в продукт. Это в первую очередь безопасность для организма человека, устойчивость к антибиотикам, наиболее часто используемым сегодня в медицине, способность активно усваивать широкий спектр витаминов и микроэлементов. Обладать иммуностимулирующим действием. Некоторые исследователи связывают этот эффект пробиотических культур со стимуляцией или продукцией вырабатываемого человеческим организмом интерферона. Кроме того, сегодня учёные активно ищут штаммы, в которых эти свойства выражены максимально. На Западе подобные исследования проводились с представителями родов: Lactococus, Enterocrocus, Streptococcus. Количество живых клеток этих микроорганизмов в пробирке составляет миллиарды колониеобразующих единиц на грамм. Свойствами повышения неспецифической сопротивляемости организма обладают и известные сегодня многим бифидобактерии и лактобактерии.
Кефир
Родиной кефира считается северный склон Кавказского хребта. Где у разных племен он существует под различными названиями: кяфир, кэпы, кхагу, чыппэ и многими другими.
В аулах горцев на этих склонах кефир приготовляется с незапамятных времен. Он считался не только прекрасным питательным средством. Но также и целебным напитком при многих серьёзных болезнях, например чахотке, золотухе, малокровии…
В России кефир появился относительно недавно, и его появление связано с целой детективной историей. В середине XIX века появились рассказы о таинственном напитке, который готовят жители северного Кавказа: Якобы он исцеляет больных, продлевает жизнь. Кроме того, он вкусен, питателен и слегка опьяняет. Многие ездившие на Кавказ пили кефир, но никто не знал, как он делается. Горцы свято хранили секрет и никому его не продавали. Поэтому единственный способ, с помощью которого можно было получить закваску – украсть её. У некоторых народов даже существовал специальный обряд похищения закваски.
Получить кефирные грибки искусственным путём русским учёным не удавалось. Тогда весной 1908 г. один из российских молочных заводчиков отправил на Кавказ свою юную мастерицу, которая и умудрилась привезти в Россию десять фунтов кефирных грибков. С тех пор в России началось промышленное производство кефира.
Основную микрофлору кефирных грибков составляют три вида микроорганизмов: молочнокислые палочки, стрептококки и дрожи. Однако кроме названных бактерий в состав кефирных грибков входят также уксуснокислые бактерии и ароматобразующие микроорганизмы. Именно эти микроорганизмы определяют специфический вкус и аромат кефира, и его питательные качества.
В процессе своей жизнедеятельности микроорганизмы, входящие в состав кефирного грибка, вызывают разнообразные изменения в молоке: молочно-кислые палочки и молочно-кислые стрептококки вызывают молочно-кислое брожение, а дрожжи – спиртовое. В ходе этих процессов составные компоненты молока претерпевают разной глубины изменения, особенно это касается молочного сахара. Образующиеся в результате гидролиза сахара углекислота и спирт, попав в желудок человека, активизируют его деятельность, ускоряют процесс пищеварения, возбуждают аппетит.
Простокваша
Само слово «простокваша» говорит о простоте приготовления этого продукта. Сейчас в мире насчитывается большое количество простокваш, различающихся в зависимости от использованного молока (пастеризованного или стерилизованного), вида молочных дрожжей. Существуют следующие виды простокваш: обыкновенная, мечниковская, украинская (ряженка). Варенец, ацидофильная, южная, йогурт и др.
В последнее время зарубежом некоторые виды простокваш изготавливают с различными вкусовыми и ароматическими добавками. Прежде всего это сахар, мёд, плодово-ягодные соки.
Простокваша обыкновенная. Готовят эту простоквашу так: молоко пастеризуют при 85ºС без выдержки, а затем охлаждают до 35 – 40ºС в холодной воде. Пастеризовать молоко и охлаждать нужно в одном и том же сосуде, затем в молоко вносят закваску (молочнокислый стрептококк), хорошо перемешивают и разливают в стеклянные бутылки или банки. Банки закрывают бумагой с крахмальным клейстером и выдерживают при 35 - 38 С. Через 4 – 6 простокваша готова. Остаётся охладить её до 8ºС и в течение суток после изготовления использовать.
По сравнению с другими кисломолочными продуктами простокваша обыкновенная имеет меньшую кислотность. Вот почему её используют в детском и лечебном питании. В зависимости от используемого молока (цельного или снятого, обезжиренного) простокваша получается жирная или обезжиренная.
Ряженка. Особой популярностью эта простокваша пользуется на Украине. Она имеет вкус топлёного молока и кремовый цвет с буроватым оттенком. Готовят ряженку из смеси молока со сливками 6% жирности. Смесь подвергают томлению, т.е. выдерживают при высокой температуре. При стерилизации молоко выдерживают в течении 10-15 мин при 110 - 120ºС под давлением; иногда стерилизацию заменяют пастеризацией при температуре 95ºС с выдержкой 3 – 5 ч (томление молока).
Совершенно неожиданные свойства обнаружили отечественные исследователи у ряженки. Оказалось, она так же, как и продукты, в состав которых входят живые бифидобактерии в высокой концентрации, способна нормализовать содержание бифидобактерий в организме. Учёные полагают, что это связано с тем, что в ряженке есть неизвестные бифидогенные факторы, образующиеся, по всей видимости, во время производства этого вкусного и полезного напитка. Добавив сахар можно получить сладкую ряженку.
Варенец. Это старинный кисломолочный напиток. Готовят его из топлёного молока. Состав закваски такой же, как и у ряженки. Приятный вкус варенцу придают кусочки молочных пенок, находящихся на его поверхности.
Ацидофильные продукты
В настоящее время изготавливается несколько продуктов этой группы: ацидофилин, ацидофильное молоко, ацидофильно-дрожжевое молоко, ацидофильная простокваша и ацидофильная паста. Обязательным компонентом всех этих продуктов является ацидофильная палочка. Исследования действия этого микроорганизма открыли удивительные его способности: он значительно лучше, чем другие кисломолочные бактерии, приживается в кишечнике человека, подавляя развитие гнилостных и некоторых болезнетворных микроорганизмов. Более того, ацидофильная палочка устойчива к действию многих антибиотиков, применяемых для лечения людей, поэтому питание ацидофильными продуктами во время лечения антибиотиками способствует восстановлению нормальной микрофлоры кишечника.
Вот почему ацидофильные кисломолочные продукты находят широкое применение в лечебном питании, особенно при желудочно-кишечных заболеваниях и для детского вскармливания.
В состав заквасок некоторых кисломолочных продуктов входит не только ацидофильная палочка, но и другие кисломолочные организмы: молочно-кислые стрептококки, молочные дрожжи, кефирные грибки, т.е. используются закваски одной культуры и комбинированные.
Ацидофилин. Для приготовления ацидофилина используют закваску одной культуры или комбинированую. Состоящую из ацидофильной палочки, молочно-кислого стрептококка и кефирных грибков.
Молоко нагревают до температуры 85ºС, а затем охлаждают до 40-43ºC в холодной воде. Затем в него вносят подготовленную ацидофильную закваску (на 1 л молока 50 г закваски), хорошо размешивают, выдерживают до сквашивания, которое длится обычно 6-8 часов. В первые 2 часа сквашивания молока 2-3 раза перемешивают. После сквашивания ацидофилин охлаждают до 6-8ºC.
Кислотность ацидофилина невелика, так как сквашивание длится недолго. Для готового ацидофилина характерны однообразный и плотный сгусток без резкого отделения сыворотки. Можно приготовить и сладкий ацидофилин, добавив в молоко перед сквашиванием сахарный сироп по вкусу.
Ацидофильное молоко. Вырабатывается из обычного молока, разогретого до 90-95ºС с выдержкой 2-5 минут. В качестве закваски используется ацидофильная палочка. Иногда в ацидофильное молоко добавляют сахар, мёд, ванилин и др. Молоко это имеет консистенцию вязкой жидкости. Хранится ацидофильное молоко при 3-6ºС.
Ацидофильно-дрожжевое молоко. Молоко пастеризуется, а затем охлаждается до 30-32ºС. Закваска для получения такого молока состоит из ацидофильной палочки и молочных дрожжей. В остальном процесс приготовления ацидофильо-дрожжевого молока подобен приготовлению ацидофилина. Готовый продукт имеет кисломолочный вкус с дрожжевым привкусом. Консистенция его однородная, несколько вязкая и тягучая.
Ацидофильная простокваша. От простокваши обыкновенной она отличается тем, что в закваску кроме молочнокислых стрептококков вносят еще и ацидофильную палочку. Под её влиянием простокваша приобретает более кислый вкус, а консистенция её становится более тягучей, чем у простокваши обыкновенной.
Ацидофильная паста. Это не что иное, как концентрированное ацидофильное молоко. Изготовляется она при помощи той же закваски, что и ацидофильное молоко. А само молоко перед внесением в него закваски сгущается до содержания в нем около 30% сухих веществ. Зачастую эту пасту готовят с наполнителями, чаще всего фруктово-ягодными, сахаром, мёдом.