Технологические свойства

При общих требованиях к санитарному качеству, физико-химическим и органолептическим характеристикам молока – сырья, регламентируемым государственным стандартом, в производстве различных групп молочных продуктов предъявляются дополнительные требования, которые касаются качественного состава микрофлоры; жировой и белковой фаз, их степени дисперсности, отношения к действию температур; соотношения солей в системе; комплекса биологических свойств молока как среды для развития заквасочной микрофлоры и ряда других свойств, которые обеспечивают направленность проведения технологических процессов. Именно эти свойства принято называть технологическими.

Так, например, производство кисломолочных продуктов основано на коагуляции белковой фазы под действием молочной кислоты, образующейся при сбраживании продуктов гидролиза лактозы ферментными системами заквасочных культур молочнокислых бактерий. Следовательно, способность к коагуляции зависит от общего содержания белков и лактозы и активности молочнокислых бактерий. Молоко с низким содержанием сухого обезжиренного остатка имеет пониженную кислотность, но сквашивается быстрее, так как буферная емкость его понижена. Активность заквасочной микрофлоры в значительной степени зависит от наличия источников азотистого питания, в основном свободных аминокислот, при низком уровне которых в молоке (весенний период) технологический процесс коагуляции замедляется.

Производство сливочного масла основано на выделении и дестабилизации жировой фазы и последующем формировании структуры продукта под воздействием различных технологических приемов и режимов, использование которых обусловлено физико-химическими свойствами триацилглицеринов молочного жира.

В производстве сычужных сыров очень важно, чтобы молоко имело не только полноценный состав, но и определенные фракционный состав казеина и степень дисперсности его мицелл, достаточное количество ионизированного кальция, обеспечивающих процесс сычужной коагуляции молока.

Для характеристики молока как сырья для производства детских молочных продуктов необходимо иметь максимально полную информацию о содержании в нем как основных компонентов, так и микроэлементов и биологически активных веществ.

В производстве сгущенных и стерилизованных, а также детских продуктов одним из главных требований к молоку является стабильность белковой фазы к высокотемпературным воздействиям – термостабильность (термоустойчивость) белков.

Однако, из-за сложности методов контроля и отсутствия экспресс-методов, приемлемых в производственных условиях, до настоящего времени исключается возможность контроля многих технологических свойств молока. В реальных условиях производства при необходимости контролируют термоустойчивость и сычужную свертываемость молока.

Термоустойчивость. Этот показатель отражает важное технологическое свойство молока – способность сохранять агрегативную устойчивость белков при высоких температурах.

Термоустойчивость прежде всего зависит от степени дисперсности мицелл казеина, на которую влияют титруемая кислотность молока, его солевой состав и соотношение фракций в мицеллах казеина, а также содержание сывороточных белков. Чем выше степень дисперсности мицелл, тем выше термоустойчивость казеина и наоборот. Принято считать, что мелкие мицеллы содержат меньше коллоидного фосфата кальция и больше защитного κ-казеина, чем крупные.

При повышении титруемой кислотности молока происходят снижение отрицательного заряда на поверхности казеиновых мицелл, а, следовательно, степени их гидратации и переход коллоидных солей кальция в ионно-молекулярное состояние (нарушение солевого равновесия). Следствием этих изменений являются уменьшение сил электростатического отталкивания между мицеллами, их агрегация при участии ионизированного кальция и снижение степени дисперсности.

В процессе нагревания происходит частичная дегитратация мицелл казеина и денатурация сывороточных белков, которые в денатурированном состоянии взаимодействуют с поверхностной фракцией мицелл казеина – κ-казеином. При повышенном их содержании в молоке, поверхность мицелл казеина не в состоянии полностью принять на себя все денатурированные сывороточные белки, их избыток выпадает в осадок. При этом степень дисперсности мицелл казеина возрастает, а устойчивость к нагреванию понижается.

Поскольку одними из главных факторов термоустойчивости молока являются рН среды и концентрация ионов кальция, то в основу методов определения термоустойчивости положены ее зависимость от этих характеристик: контроль молока по величине рН; измерение концентрации ионов кальция в молоке ионометрическим методом; оценка термоустойчивости в зависимости от объема добавленного 1% раствора хлорида кальция (хлор-кальциевая проба).

Устойчивость белковой фазы молока к нагреванию оценивают также по алкогольной пробе. Метод основан на снижении диэлектрической постоянной раствора белка и уменьшении его гидратации при добавлении к молоку этилового спирта. Взаимодействие между белком и спиртом тем сильнее, чем в более неустойчивой форме белок присутствует в растворе.

Сычужная свертываемость. Это свойство молока характеризует его способность свертываться под действием внесенного сычужного фермента с образованием плотного сгустка.

Продолжительность сычужной коагуляции белков и реологические характеристики получаемого сгустка зависят от концентрации ионов водорода в среде, содержания казеина, его фракционного состава, размера мицелл казеина, соотношения ионизированного кальция и коллоидного фосфата кальция.

Содержание казеина в молоке, его фракционный состав, включая генетические варианты, определяют скорость сычужного свертывания и плотность сгустка. Принято считать, что содержание казеина в молоке должно составлять не менее 2,5% при максимальном содержании в нем α_S- и β-казеинов. При этом преобладание в составе фракций казеина генетических вариантов В β- и κ-казеинов уменьшает продолжительность сычужного свертывания и способствует получению более плотного сгустка. Увеличение в составе казеина γ-фракций ухудшает способность молока у сычужному свертыванию, поскольку эта фракция не свертывается под действием сычужного фермента. Степень дисперсности мицелл казеина также влияет на скорость процесса. Чем она выше, тем больше общая поверхность мицелл казеина, следовательно концентрация внесенного фермента на единицу поверхности будет ниже и скорость процесса, будет замедляться.

Процесс сычужного свертывания зависит от активной кислотности молока, поскольку от величины рН зависит стабильность мицелл казеина, соотношение ионизированного кальция и коллоидного фосфата кальция, а также активность внесенного фермента. Оптимальной для сычужного свертывания величиной принято считать рН в диапазоне от 6,5 до 6,6, хотя скорость процесса в этом случае ниже, чем при рН 6,0, при которой активность фермента выше. Но при снижении величины рН до этого уровня происходит переход мицеллярного кальция в сыворотку, что влияет на свойства сгустков. На коагуляционной стадии процесса сычужного свертывания важное значение имеет концентрация ионизированного кальция, принимающего участие в формировании структуры сгустка. Роль ионов кальция в образовании сгустка состоит в том, что они осуществляют перекрестные связи мицелл друг с другом через фосфосерильные остатки казеинов. Предполагается также, что положительно заряженные ионы Са²⁺ нейтрализуют остатки поверхностного заряда, а значит снижают гидратацию, которую частично сохраняют мицеллы казеина.

Учитывая роль ионов кальция в сычужном свертывании, при условии частичной потери их при тепловой обработке, перед свертыванием вносят дополнительно раствор хлорида кальция.

Таким образом, технологические свойства молока определяются количественным и качественным составом его компонентов, стабильностью различных дисперсных фаз, физико-химическими свойствами молока как единой полидисперсной системы и обусловлены множеством тех же факторов, которые оказывают влияние на состав и физико-химические свойства молока.

Контрольные вопросы

1. От чего зависит плотность молока?

2. Что характеризует показатель «титруемая кислотность» молока и в чем заключается механизм его определения?

3. Что понимают под активной кислотностью молока и в чем заключаются различия в оценке молока по этому показателю и титруемой кислотностью?

4. Какие буферные системы содержит молоко и в чем заключается их действие?

5. Что понимают под буферной емкостью молока, от чего она зависит?

6. Какое значение имеет контроль активной кислотности (рН) молока в производственных условиях?

7. От чего зависит окислительно-восстановительный потенциал молока и как он изменяется в процессе хранения и обработки молока?

8. От чего зависит вязкость молока?

9. Чем обусловлено поверхностное натяжение молока и какие факторы на него влияют?

10.Чем обусловлено осмотическое давление молока?

11.Какие факторы влияют на электропроводность молока?

12.Что означают теплофизические характеристики молока и в каких случаях их используют?

13.Как характеризуются органолептические свойства молока, чем они обусловлены?

14.Что понимают под технологическими свойствами молока?

15.Что характеризует показатель термоустойчивость молока?

16.Какие факторы влияют на сычужную свертываемость молока?