Главная › Новости

Изменение послойной однородности состава и свойств молочных консервов

Опубликовано: 05.09.2018

Одним из показателей качества сгущенных молочных консервов является их способность без значительных изменений однородности состава и свойств сохраняться длительное время. Это означает, что показатели состава и свойств отдельных слоев продукта, подлежащего хранению, с одной стороны, а также состава и свойств всей массы его после предварительного перемешивания, с другой, должны быть близкими между собой. Свежевыработанные сгущенные молочные консервы по химическому составу и распределению компонентов во всей массе и отдельных слоях практически всегда однородны.

При разных исходных показателях плотности и физического состояния отдельных составных частей продуктов и отсутствии переворачивания тары, заполненной ими, во время длительного хранения неизбежны изменения однородности как следствие естественного отстаивания.

Проведенные исследования сгущенного молока с сахаром позволили составить представление об изменении однородности его состава в зависимости от периода выработки и срока хранения. Как было выяснено из данных, послойный состав сгущенного молока с сахаром, состоящий из компонентов, которые различаются размерами частиц, плотностью и агрегатным состоянием, при хранении изменяется. Увеличение массовой доли жира в верхнем и лактозы в нижнем слоях свидетельствует об отстаивании жира и кристаллов лактозы, а следовательно, и о послойном перераспределении всех составных частей продукта.

В зависимости от времени выработки содержание жира по сравнению с исходным в верхнем слое увеличилось через 1 мес в 1,1-1,5 раза, через 3 мес в 1,2-1,9 и через 12 мес в 1,4-3,4 раза, а в нижнем уменьшилось в те же сроки в 1,1-1,4; 1,3-1,8 и 1,9-2,8 раза. Перемещение жира в верхние слои неперемешиваемого продукта в течение года не прекращалось.

Степень отстаивания жира в значительной мере зависела от сезонных изменений состава молока. Во все сроки хранения наибольшее содержание жира в верхнем слое было отмечено в продукте осеннего периода и наименьшее - в продукте летнего периода. В сгущенном молоке с сахаром осеннего периода через 12 мес хранения 42 % жира вместо 12,5 % в свежевыработанном оказалось в 50 г верхнего, 53,5 % вместо 75 % в 300 г среднего и 4,5 % вместо 12,5 % в 50 г нижнего слоев продукта. За это время в верхний слой продукта дополнительно от всего имеющегося в 400 г перемещалось в летний период 5 % и в осенний 30 % жира.

Количество жировых шариков в средних пробах свежего продукта колебалось в пределах 6,2-39,8 млрд. в 1 г продукта. При хранении количество жировых шариков увеличивалось в весенне-летний период и уменьшалось осенью. В верхнем слое через 12 мес количество жировых шариков колебалось от 6 до 40,4 млрд. в 1 г, в среднем - от 6 до 33,2 млрд. в 1 г и в нижнем - от 3,5 до 28,8 млрд. в 1 г продукта. В соответствии с перераспределением жира по слоям количество жировых шариков размером до 3 мкм через 12 мес хранения изменилось от 96-69 % в средней пробе свежего продукта до 77-52 % в верхнем, до 93-80 % в среднем и до 100-91 % в нижнем слоях.

Дисперсность жировой фазы в наибольшей степени зависела от состава исходного молока. Дополнительное перемещение жира в верхние слои, не превышающее 5 % общего количества его в продукте, визуально не обнаруживалось. При большем перемещении отмечался порок «отстой жира».

В связи с тем что лактоза в продукте находится как в растворенном, так и в кристаллическом состояниях, при определенных условиях возможно отстаивание ее кристаллов.

Степень перехода лактозы в кристаллическое состояние зависит от ее концентрации и температуры продукта.

В свежевыработанном сгущенном молоке с сахаром лактоза равномерно распределена по всей массе продукта при общей концентрации в пределах от 30,7 до 32,4 % и не зависит от времени выработки. При температурах хранения 15-18 °С в растворенном состоянии остается около 14 % лактозы, 16-18 % ее (54-57 % к общей массе) кристаллизуется. В зависимости от сроков хранения и вязкости продукта кристаллы лактозы при средних размерах, не превышающих 10 мкм, могут находиться во взвешенном состоянии или выпасть в осадок. Соответственно этому органолептически будет оцениваться консистенция продукта. Наличие осадка кристаллов лактозы на дне банки потребитель оценит как нежелательное свойство продукта даже тогда, когда размеры кристаллов не будут превышать 10 мкм.

Как видно, способность сгущенного молока с сахаром к хранению без заметных изменений однородности состава и свойств во всей массе как один из основных показателей его качества не является стабильной, зависит от многих факторов и может быть оценена и отрегулирована на основе послойного исследования продукта в разные сроки хранения. Расслоение сгущенного молока с сахаром при хранении полностью исключить невозможно.

Стабильность состава и свойств продукта можно обеспечить, только уменьшая скорость отстаивания жира и кристаллов лактозы. В гарантийные для сгущенного молока с сахаром сроки хранения скорость расслоения его должна быть минимальной.

Учитывая подчиненность рассматриваемого процесса законам гидродинамики, скорость отстаивания жира и кристаллов лактозы при хранении сгущенных молочных консервов с сахаром можно уменьшить в требуемых размерах, если в процессе выработки продукта будет обеспечено увеличение вязкости, уменьшение размеров частиц продукта, способных перемещаться в нем, и одновременно увеличение вязкости и уменьшение размеров отстаивающихся частиц.

Обнаружена определенная зависимость между исходной вязкостью сгущенного молока с сахаром и степенью теплового воздействия на молоко в процессе производства.

При недостаточной исходной вязкости продукта ее можно увеличить, если в дополнение к требуемым приемам тепловой обработки увеличить продолжительность выдержки пастеризованной молочной смеси при температуре пастеризации (не выше 100 °С) или увеличить температуру и продолжительность сгущения продукта в конце выпаривания (при периодическом способе производства). Желаемые исходные показатели вязкости продукта обеспечиваются далеко не во всех случаях. Они колеблются в значительных пределах и несвойственно для обычной технологии изменяются при хранении продукта, что, очевидно, свидетельствует о глубоких структурных преобразованиях его при дополнительной тепловой обработке. Нестабильные исходные показатели вязкости не исключают отстаивания жира в гарантийные сроки хранения, установленные для сгущенного молока с сахаром.

По нашему мнению, регулирование исходной вязкости сгущенного молока с сахаром дополнительной тепловой обработкой возможно только после соответствующего теоретического обоснования и разработки конкретных рекомендаций.

Исследования по расслоению сгущенного молока с сахаром при хранении показали, что увеличение массовой доли казеина в продукте путем повышения в пределах стандарта массовой доли сухого обезжиренного молочного остатка обеспечивает выработку продукта с более высокими показателями исходной вязкости, замедляет его расслоение при хранении и позволяет снизить затраты на сырье. Но этот прием трудно поддается регулированию, не всегда обеспечивает требуемые показатели исходной вязкости продукта и отстаивание жира в установленные для сгущенного молока с сахаром сроки хранения полностью не устраняет. Его можно рекомендовать к использованию только в комплексе с другими приемами обработки как способствующий повышению эффективности производства и качества продукта. Основываясь на законе Стокса, можно сказать, что изменяя только вязкость продукта, не удается снизить скорость отстаивания жира настолько, чтобы полностью исключить появление в продуктах визуально наблюдаемого порока («отстой жира»).

Как известно, повышение степени дисперсности компонентов жидкой неоднородной системы всегда делает ее более устойчивой к отстаиванию независимо от того, естественным или искусственным путем оно происходит. Наиболее изученным и эффективным способом диспергирования жира и повышения вязкости в молочных продуктах является гомогенизация.

Выполненные исследования позволили проследить влияние степени диспергирования жира и вязкости на скорость отстаивания жира в сгущенном молоке с сахаром и в связи с этим установить возможность прогнозирования послойной однородности состава и свойств продукта при хранении. Впервые было выяснено и влияние гомогенизации молочной смеси на кристаллизацию лактозы при охлаждении и хранении сгущенного молока с сахаром.

Исследования изменений вязкости сгущенного молока с сахаром показали, что в зависимости от периода выработки гомогенизация молочной смеси при 60 °С и давлении 8-10 МПа обеспечивает в свежем продукте показатели ее в пределах 3,06-3,63 Па•с.

В те же периоды в продукте из негомогенизированной молочной смеси вязкость колебалась в пределах 1,83-2,55 Па•с. В обоих вариантах летом и осенью вязкость свежего продукта, как правило, был выше, чем весной и зимой. Обработка молочной смеси гомогенизацией позволяет получить исходные показатели вязкости продукта в 1,4-1,7 раза выше, чем вязкость продукта, выработанного из молока негомогенизированного. Соответственно этому показателю уменьшается скорость отстаивания и степень расслоения продукта.

За 3 мес хранения вязкость продукта, полученного из гомогенизированного молока, увеличивалась быстрее, чем вязкость продукта из негомогенизированного, что объясняется более высокими исходными показателями вязкости. По мере увеличения продолжительности хранения до 3 мес темпы повышения вязкости снижаются.

По периодам года средний размер кристаллов лактозы и свежем продукте после вакуумного охлаждения колебался в пределах от 5,7 до 7,1 мкм (с гомогенизацией) и от 6,2 до 6,5 мкм (без гомогенизации), что свидетельствует об оптимальном режиме охлаждения в обоих вариантах.

При хранении в течение 3 мес во все периоды выработки продукта в вариантах с гомогенизацией и без нее кристаллы лактозы практически были одинаковых размеров и в среднем не превышали 8 мкм, что позволяет утверждать о завершении процесса кристаллизации лактозы при рекомендуемом режиме охлаждения в вакуум-охладителях.

Относительное количество кристаллов лактозы не более 10 мкм в свежем продукте в зависимости от времени года и варианта составило: с гомогенизацией 98-81 % и без гомогенизации 99-94 %. Наименьшее количество кристаллов лактозы размером менее 10 мкм было летом. Через 3 мес хранения этот показатель оказался с гомогенизацией 90-97 % и без гомогенизации 95-98 %. Преобладающая масса кристаллов лактозы как в свежем продукте, так и через 3 мес хранения (выборочно и через 14 мес) в обоих вариантах и во все периоды года имела размеры менее 10 мкм, которые органолептически не ощущаются.

Обработка гомогенизацией позволяет уменьшить скорость отстаивания кристаллов. Ни через 3, ни через 14 мес органолептически осадок кристаллов на дне банки не был обнаружен ни в одном из образцов. В образцах продукта без гомогенизации в те же сроки хранения при среднем размере кристаллов, не превышающем 8 мкм, органолептически ощущался осадок кристаллов. Однако при перемешивании продукта кристаллы равномерно распределялись в нем и консистенция оценивалась как однородная. Выпадение в осадок даже мелких кристаллов лактозы объясняется низкими показателями вязкости продукта, при которых скорость отстаивания без гомогенизации оказалась больше, чем в варианте с гомогенизацией при тех же средних размерах кристаллов лактозы. Для получения однородной консистенции продукта необходимо не только получить мелкие кристаллы лактозы, но и удержать их при хранении во взвешенном состоянии.

Исследованиями удалось установить, что при исходной вязкости 3,5-4 Па•с, ее увеличении при хранении в 1,5-2 раза, средних размерах кристаллов лактозы не более 8 мкм при хранении до одного года отстаивания кристаллов лактозы в продукте не наблюдается.

Изучение состояния жировой фазы показало, что при исходных размерах жировых шариков в продукте из гомогенизированного молока не более 2 мкм, что обеспечивается гомогенизацией под давлением 8-10 МПа и температуре 60 °С, средняя степень дисперсности их при хранении продукта практически не изменяется. В первые 15 дней хранения продукта обоих вариантов органолептически отстаивания жира не отмечено. К концу 4-й недели хранения скорость отстаивания жира, который не подвергался диспергированию, оказалась достаточной, чтобы органолептически можно было наблюдать отстой жира в 22-86 % образцов. Через 10 нед уже во всех образцах без гомогенизации визуально наблюдался отстой жира.

Во всех образцах с гомогенизацией, за исключением 3 % весенней выработки, отстоя жира не обнаружено ни через 3, ни через 14 мес хранения. Как правило, и по содержанию жира в отдельных слоях продукт оставался однородным. Отстаивание жира в продукте из гомогенизированного молока в весенний период объясняется его невысокой исходной вязкостью.

Исследования показали, что уменьшение размера отстаивающихся частиц (жир, лактоза) в сочетании с увеличением вязкости продукта оказывает более эффективное воздействие на уменьшение скорости расслаивания сгущенного молока с сахаром при хранении, чем регулирование ее только вязкостью.

Установленная взаимосвязь между исходными показателями состава и свойств сгущенного молока с сахаром, их изменением во времени и скоростью отстаивания жира и кристаллов лактозы при хранении продукта позволяет прогнозировать послойную однородность его состава и свойств.

Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать следующие практические рекомендации: для обеспечения послойной однородности состава и свойств сгущенного молока с сахаром на сроки гарантийного хранения необходимы исходные показатели вязкости продукта в пределах 4-4,5 Па•с, среднего размера кристаллов лактозы не более 8 мкм и среднего размера жировых шариков 1,5-2 мкм; соблюдение оптимальных режимов вакуумного охлаждения и обработка молочной смеси с помощью гомогенизатора (60 °С, давление 8-10 МПа) или, как показали исследования, гидродинамического вибратора обеспечивают получение таких показателей.