Способи консервування в молочній промисловости

У молочноконсервній промисловості дозволяється використовувати антибіотик низин у виробництві згущених стерилізованих молочних консервів

без цукру. Низин діє на спори  мікроорганізмів, що дає можливість пом'якшити

режими стерилізації.[2]

2.5Механічна стерилізація

Серед механічних способів досягнення абіозу більш поширеним є бактофугування. Бактофугування полягає у використанні відцентрової сили для видалення із молока бактеріальних клітин і спор. Повного видалення мікроорганізмів бактофугуванням не досягають, тому його доцільно поєднувати з тепловим обробленням.

Для прикладу, розглянемо відомий спосіб консервування сироватки за принципом бактофугування. Він включає підігрів молока до 56-57 С, бактофугування, пастеризацію молока при 72 С, охолодження і подальше використовування. Але недоліком цього способу є невеликі терміни зберігання продукту через невисоку ефективність відділення мікроорганізмів, тому було розроблено новий спосіб обробки який включає: нагрівання сироватки і оброблення її на мембранахз розміром пор 0,13 0,20мкм при 40-60 С і швидкості фільтрації 0,11 -0,13 мл/с, потім проводять охолодження і зберігання. [6]

3. Анабіоз

Консервування за принципом анабіозу (пригніченого або прихованого життя) ґрунтується на пригніченні бактеріальних процесів хімічними чи фізичними засобами. При цьому систему за допомогою різних зовнішніх факторів переводять у стан анабіозу, тобто для запобігання псуванню гальмують мікробіологічні і біохімічні процеси.

До хімічних засобів  досягнення анабіозу належать: ацидоанабіоз — зниження рН середовища — застосовується у виробництві кисломолочних продуктів, коли розвиток молочнокислої мікрофлори спричиняє утворення молочної кислоти, зниження активної кислотності, а відтак і пригнічення життєдіяльності дріжджів і плісняви; наркоанабіоз — дія на мікроорганізми певних речовин: діоксиду вуглецю, азоту. У середовищі інертних газів фасують і зберігають сухе молоко, сухі дитячі молочні суміші.

До фізичних засобів анабіозу належать:

 

3.1Психроанабіоз.  Кріоанабіоз

Психроанабіоз, або охолодження — зниження температури до 2—10 °С. За таких умов зменшується активність мікрофлори і ферментів молока. Кріоанабіоз, або заморожування. Гальмування біохімічних процесів у замороженому стані зумовлене зміною фазового стану води. При заморожуванні молекули води наближаються одна до одної, стає слабким броунівський рух, починається кристалоутворення, підвищується стійкість продукту до мікробного псування;

Застосування даних принципів: Охолодження прийнятого на завод молока, проміжне зберігання сирого, пастеризованого і згущеного молока; заморожування молока (резервування сировини), зберігання та транспортування замороженого молока при температурі мінус 12-25 С з наступним відтаванням і переробки на сухе молоко. Заморожування сировини перед сублімаційним сушінням. Помірний холод (2-10 °С) знижує біологічну і біохімічну активність мікрофлори ферментів молока. При заморожуванні у молоці відбуваються більш глибокі зміни, ніж при охолодженні. У замороженому стані можливе зберігання сирого молока, вершків, сиру, згущеного молока.

Заморожування один з найбільш простих і за рахунок цього поширений спосіб консервування. У нашій країні заморожування використовують при резервуванні сиру. Сир заморожують при температурі мінус 28-мінус 30 0С, зберігають при температурі не вище мінус 18 0С. Для консервування молока і вершків цей спосіб промислового застосування не знайшов. За кордоном у даний заморожування все ширше застосовується як спосіб консервування заквасок і кисломолочних продуктів. Закваски консервують при температурі мінус 18-мінус 25 0С. У Швеції заморожують йогурт при температурі мінус 26 0С та зберігають при цій же температурі протягом 3 місяців. У США заморожують йогурт і включають його в асортимент заморожених десертів, які випускаються з різними наповнювачами і без них. У ФРН виробляють заморожений йогурт, який піддають заморожуванні в розфасованому вигляді.

Є фективність заморожування можемо бачити й за результатами досліджень консервування кумису.

Спосіб здійснюють наступним чином. Свіжовиготовлений кумис, розливають в циліндричні ємності в співвідношенні 1:2 обсягу останніх, наморожують шаром 1 - 3 мм на стінках пляшок при ротації їх в охолодженому до мінус 40 - мінус 45 ° С спирті і піддають сублімації в умовах вакууму при температурі 27-40 ° С, Б цьому температурному режимі продукт витримують до досягнення 1%-ної залишкової вологості. Подальше зберігання продукту відбувається при температурі 40 ° С-8 ° С в герметично закупорених ємностях.

Кумис, одержуваний пропонованим способом, в будь-який термін після виготовлення зберігає постійне фізичний стан – гігроскопічний білий порошок, при відновленні якого навіть через 12 місяців після виготовлення виходить однорідна молочно-біла з блакитним відтінком рідина зі смаком натурального кумису. [7]

 

3.2Осмоанабіоз

Спосіб консервування молочного  продукту, що ґрунтується на підвищенні осмотичного тиску та порушенні цілісності бактеріальних клітин, має назву осмоанабіоз. Консервування за принципом осмоанабіозу ґрунтується на порушенні процесів обміну між живою клітиною мікроорганізмів і середовищем. Осмотичний тиск у молоці (середовищі) становить 0,6—0,7, а у клітинах мікроорганізмів — 0,6 МПа. За таких умов між клітинами мікроорганізмів і середовищем відбуваються нормальні обмінні процеси. Рушійною силою осмотичних потоків є різниця концентрацій поживних речовин середовища і клітини. У молоці немає перешкод для надходження поживних речовин у бактеріальну клітину і видалення з неї продуктів життєдіяльності. У свіжому молоці клітини мікроорганізмів нормально розвиваються і спричиняють псування продукту.

Осмотичний тиск у молоці зумовлений вмістом головним чином високодисперсних речовин: лактози — 0,323 МПа, хлоридів — 0,261 та інших іонів молока (в основному фосфатів калію і натрію) — 0,261 МПа. Білкові речовини і колоїдні солі несуттєво впливають на величину осмотичного тиску, жир практично не змінює осмотичний тиск.

Згущенням молока можна підвищити  тиск до 3—5 МПа. Проте молоко можна згустити не більше ніж у 3—4 рази, осмотичний тиск для таких сумішей не перевищує 6—8 МПа. За подальшого згущення система втрачає плинність, концентруванням у 7—8 разів одержують сухий продукт.

Для ефективного консервування  необхідно, щоб осмотичний тиск становив 16—18 МПа. Потрібне підвищення осмотичного тиску одержують за рахунок осмотично активних харчових добавок, масова частка сухих речовин яких у водній фазі становить відповідно: кухонної солі — 10 %, цукрози — 62,5-63,5%, глюкози — 35—36 %. Солоний смак не влаштовує споживачів, тому найбільш поширеним консервувальним засобом у сучасних умовах є цукор. У разі одночасного підзгущення молока і додавання цукру осмотичний тиск підвищується до 16—18 МПа. У згущеному молоці з цукром створюються гіпертонічні умови: концентрація речовин у середовищі і осмотичний тиск значно вищі, ніж у бактеріальній клітині. Осмотичний потік спрямовується з протоплазми наявні. Протоплазма зневоднюється, стискується, відділяється вщ;:оболонки, життєві функції клітини порушуються і настає плазмоліз. У стані плазмолізу клітина нежиттєздатна. Вона не гине, але її нормальні функції призупиняються. Підвищений осмотичний тиск створює несприятливі для мікро-організмів умови, а згущені молочні консерви з цукром можуть тривалий час зберігатись без псування.

Але є мікроорганізми, які з надходженням у продукт легко адаптуються до підвищеного осмотичного тиску, тому необхідно запобігати потраплянню вторинної мікрофлори.

Отже, консервування молока за принципом  осмоанабіозу вимагає осмотичного  тиску 16—18 МПа; вмісту цукрози у  водній фазі продукту 62,5—63,5 %, що відповідає масовій частці цукру у продукті не менше як 43,5 %.

Якщо молоко не згущувати, то для  утворення осмотичного тиску 16—18 МПа на 1 кг незбираного молока необхідно додати 1,5 кг цукру. У разі концентрування молока у 2,5 рази до згущеного молока достатньо додати 180 г цукру на 1 кг молока.

Консервування за принципом анабіозу зумовлено законами, за якими осмотичний тиск, МПа, можна розрахувати за рівнянням для газів P_oc,V=RT(1.1), де V— об'єм розчину, в якому розчинено 1 г/моль даної речовини, дм³;R— газова стала; Т— температура за абсолютною шкалою, К.

Осмотичний тиск дорівнює

P_oc„=RT/V. (1.2)

V = M/G, (1.3)

де M — молекулярна маса;G— масова концентрація речовини в даному розчині, %.

Підставивши цей вираз у формулу  для розрахунку осмотичного тиску, отримаємо

Р_осм= RT(G/M). (1.4)

Отже, осмотичний тиск прямо пропорційний масовій концентрації даної речовини і обернено пропорційний його молекулярній масі.

За однієї концентрації різних хімічних речовин осмотичий тиск буде більший для тих розчинів, у яких менша молекулярна маса розчинника. Наприклад, осмотичний потенціал 60%-го розчину кухонної солі (молекулярна маса хлориду натрію NaCl — 58) приблизно у 6 разів більший, ніж 60 % -го розчину цукру (молекулярна маса цукрози СН₁₂Н₂₂О₁₁ — 342).

Необхідно пам'ятати, що у розчинах, зокрема солей і цукрів, осмотичного  тиску немає, є тільки осмотичний потенціал, тобто можливість виникнення тиску, якщо такий розчин буде доторкатися до напівпроникної мембрани мікробної клітини.

Осмотичний тиск, МПа, також можна розрахувати за температурою замерзання молока за формулою

Росм = 2,289 Δ/К, (1.5)

де 2,269 — осмотичний тиск 1 моля речовини віл розчину, МПа; Δ — зниження температури замерзання розчину, °С; К — кріоскопічна стала розчинника, для води К = 1,86.

Межа температури замерзання свіжого натурального незбираного молока становить -0,51...0,58. Температура замерзання свіжовиготовленого згущеного молока з цукром становить-14.. .17 °С, а під час зберігання вона знижується до -28...34 °С.

Осмотичний тиск, МПа, можна також визначити через показник активності води (А_в) у продукті за формулою

Р_осм = RT/V- lnА_в. (1.6)

У сучасних умовах консервування харчових продуктів розглядають як спосіб регулювання активності води (А_в) у продукті до такого рівня, при якому ріст мікроорганізмів або стає неможливим, або значною мірою пригнічується.

Активність води — це відносний показник, що характеризується як здатність води випаровуватися з розчину порівняно- зі здатністю випаровування чистої води при тій самій температурі:

А_В=Р/Р₀, (1.7)

де р — тиск пари розчинника, МПа; Р₀ — тиск пари чистої візди, МПа.

Незбиране молоко має показник активності води не вище як 0,99, у процесі згущення цей показник зменшується (табл. 1.1).

 

Продукт	Активність води, А„	Осмотичний тиск Р, МПа
Незбиране молоко. Згущене молоко без цукру . Згущене молоко з цукром	0,95—0,99 0,88—0,90 0,83—0,85	0,6—0,7 3 - 4 16—18

 

Вважають, що активність дистильованої  води дорівнює 1, а абсолютно зневодненої  речовини — 0. Сухі молочні продукти мають показники активності води до 0,6.

Якщо активність води згущених молочних консервів становить 0,83—0,85, це означає, що в продукті вода перебуває в стані рівноваги з відносною рівноважною вологістю, яка дорівнює 83—85 % .

Кількість доступної для мікроорганізмів води характеризується не загальною масовою часткою води у середовищі, а активністю води, тобто тією її кількістю, яка доступна для мікроорганізмів. Для кожного виду мікроорганізмів існує максимальне, оптимальне і мінімальне значення активності води. Відхилення показника активності води від оптимального призводить до уповільнення життєвих процесів. Мінімальний показник активності води для життєдіяльності мікроорганізмів становить: для бактерій 0,90—0,85, плісняви — 0,80—0,88, осмофільних дріжджів — 0,62—0,7. Для молочноконсервної галузі найнебезпечнішими є осмофільні дріжджі.

Показник активності води менш як 0,5 свідчить про те, що основна частина води продукту міститься у капілярах, діаметр яких менш як 1 нм, і недоступна для мікроорганізмів.

Ріст мікроорганізмів, мікробіологічні  і біохімічні процеси в молочному  продукті проходять лише за наявності у середовищі води у доступній формі. Так, за активності води 0,95— 0,99 незбиране молоко залишається доступним для всіх видів мікроорганізмів, тому швидко псується. Харчові продукти, що мають показник активності води вище як 0,8, у процесі зберігання досить швидко псуються, а ті, що мають показники активності води нижчі як 0,65, зберігаються тривалий час без ферментативних змін якості, зумовлених життєдіяльністю мікрофлори.

Нові технології консервування розробив і впровадив у виробництво Німецький інститут харчових технологій (DIL). Розробки інституту стосуються всіх галузей харчової сфері,  розглянемо технологію яку використовують у молочній промисловості.

 

 

 

Обробка при високому тиску

Запобігання псування харчових, особливо швидкопсувних, продуктів, а також деактивація патогенних мікроорганізмів, ферментів і вірусів можуть бути досягнуті застосуванням високого тиску при температурах навколишнього середовища. Після обробки деактивації мікробів за кілька циклів обробки, що призводить до збільшення їх терміну придатності при зберіганні. На відміну від термічної обробки при цьому методі зберігаються цінні та функціональні компоненти, такі як вітаміни, мінерали, а також смакові якості, свіжість продукту. Технологія високого тиску застосовується більш ніж на 70 фірмах по всьому світу, що доводить комерційну життєздатність цього методу; близько 30% оброблюваних продуктів становлять м'ясні вироби, однак такій обробці піддаються також багато фруктів і овочі або молочні продукти. Основні переваги в порівнянні з термічною обробкою: короткий термін обробки, висока енергетична ефективність і запобігання повторного зараження шляхом обробки в кінцевій упаковці. Рівень деактивації мікробів залежить від характеристик продуктів (вміст солі, активність води і величина рН), а також від профілю тиску і температури. Хоча деякі продукти обробляють з метою запобігання коагуляції білка або зміни кольору на низькому температурному рівні (наприклад, від 4 до 20 нд) можна додатково використовувати ефекти взаємодії температури і тиску. Обробка під тиском при підвищених температурах порядку 80 ... 100 "С забезпечує деактивацію суперечка і стерилізацію м'ясних, фруктових або овочевих продуктів. Використовуючи діаграми характеристик« тиск - температура »можна описати кінетику бажаних і небажаних реакцій. Хоча застосування високого тиску для обробки м'ясних продуктів і готових до вживання продуктів добре відомо, його використання з метою збільшення терміну збереження свіжого м'яса або готових до приготування продуктів до цих пір було обмежено.[5]