Принципиальные подходы к снижению термического воздействия в технологиях производства сухих молочных продуктов

Часть 1. Методологическая основа, первичная обработка молока

Основными биржевыми продуктами переработки молока, продаваемыми по всему миру, являются сухое цельное и  обезжиренное молоко, сухая сыворотка. Такая популярность обусловлена их высокими пищевыми свойствами, длительными сроками хранения и возможностью дальнейшей переработки. Эти продукты являются компонентом рецептур для производства шоколада, кондитерских изделий, мясных продуктов, мороженого и, конечно, всего спектра молочных продуктов из восстановленного молока. Используют сухое молоко и для повышения выходов сыра и творога. При этом технологи сталкиваются с необъяснимым поведением восстановленного молока. Выход готового продукта зачастую меньше запланированного, сложно получить стабильную консистенцию, иногда существенно увеличивается влажность конечного продукта.

Проблема кроется в том, что при закупке не проверятся молоко по такому показателю, как класс термообработки. Возможно, в пренебрежении этой характеристикой и кроется то негативное отношение, которое сформировано вокруг продуктов из восстановленного молока. Самое время обратиться к такому малознакомому термину, как low-heat, который подразумевает под собой не просто качественную характеристику продукта, а технологию, основанную на принципах минимального температурного воздействия на молоко по всей цепочке его переработки с целью максимального сохранения всех полезных свойств. Говоря другими словами, low-heat — новая философия
производства молочных продуктов, прежде всего сухих. Ее необходимо понять, принять и внедрить на всей цепочке производства и переработки молока от дойки до получения сухого продукта (рис. 1).

Методологическая основа определения класса термообработки

Первым и наиболее важным моментом является методологическая основа определения класса термообработки,
которая базируется на определении неденатурированного сывороточного белкового азота (НСБА). Такой подход к определению класса термообработки молока в Республике Беларусь зафиксирован в СТБ ISO 6735–2011 (основан на принципах Американского института сухого молока, 1971 г.). Проще говоря, в анализе определяется количество миллиграммов сывороточных белков молока на грамм сухого молока, не денатурировавших при тепловой обработке,
а оставшихся в коллоидном растворе после кислотного осаждения казеина в ходе пробоподготовки.

Принципиально показатель класса термообработки введен в действующий СТБ 1858–2009 «Молоко сухое. Технические условия», который гармонизирован с CODEX STAN 207–1999 «Стандарт на сухое молоко и сухие сливки» и ГОСТ Р 52791–2007 «Консервы молочные. Молоко сухое. Технические условия». Однако технологических рекомендаций по достижению нужного качества нет.

Часто встречающаяся трактовка показателя «класс термообработки» как «низкотемпературная сушка», «умеренная сушка», «высокотемпературная сушка» выглядит упрощенной и неправильной в принципе. В данном показателе речь идет о температурах и времени нахождения при этих температурах по всему процессу переработки молока, а не только сушки. Показатель «класс термообработки» интегральный, то есть он характеризует технологический процесс получения сухих продуктов в целом, а не исключительно сушку (табл. 1).

Сегодня вклад распылительной сушки в значение этого показателя не столь значителен, как это пытаются представить [1]. Современные специалисты, пожалуй, уже не застали молочные барабанные сушилки и сушилки кипящего слоя, которые напрямую влияли на получение продукта с однозначно низким содержанием НСБА. При
внедрении технологии целевого температурного воздействия на молоко при аудите принципиально возможно и важно определение вклада каждой технологической операции на изменение данного показателя. Следует также понимать, что сывороточные белки после денатурации нельзя снова просто перевести в растворенное состояние.

Если на одной из операций произошла денатурация, то в рамках стандартного молочного процесса она уже необратима. Это одна из причин, почему не следует слишком доверять данным, основанным на методе Кьельдаля, при определении содержания казеина и сывороточных белков в термически обработанном молоке. Также слишком часто дают ложно положительную ошибку некоторые скоропалительно разработанные «инновационные» методы определения сухого молока, якобы подмешенного в жидкие молочные продукты.

В замечательной монографии, изданной компанией «Тетра Пак» [2], дана более развернутая классификация продукта по классу термообработки. Рассмотрим последовательно основные этапы производства молочных продуктов.

Охлаждение молока на фермах

Первичная обработка молока на молочно-товарной ферме — ключевой процесс в производстве молочных продуктов. В ходе исследований выявлено, что важнейшим моментом для обеспечения качества молочной продукции при минимальных тепловых воздействиях на молоко является его первичная обработка на молочно-товарных фермах.

Известны три основных аспекта обеспечения качества молока-сырья:

1) здоровье животных;
2) соблюдение технологий кормления, содержания, доения и санитарной обработки оборудования и помещений;
3) скорость охлаждения молока.

Состояние здоровья коров, наряду с бактериальной обсемененностью, определяет и количество соматических
клеток. На эти показатели инженерная служба может влиять опосредованно, реализуя мероприятия, направленные на снижение травматизма животных, осуществляя правильный подбор сосковой резины и обеспечивая правильные режимы дойки. В остальном этот вопрос следует рассматривать отдельно как ветеринарный и зоотехнический.

Обеспечение качества мойки является первостепенной задачей инженерной службы. Особое внимание следует уделять правильному подбору циркуляционного насоса; строгому соблюдению режимов мойки, особенно температурного; подбору оптимального моющего средства; сокращению стыков и оптимизации молокопроводов с позиции минимизации застойных и непромываемых зон, в которых развиваются бактерии в период после мойки до дойки, что особенно актуально в летний период.

Критически важным для обеспечения заданного класса термообработки (да и в целом качества молочных продуктов) является скорость охлаждения молока на ферме. Это основа, фундамент для обеспечения микробиологической чистоты и сохранности нативных свойств молока, предполагающая минимальную его последующую термическую обработку по всей технологической цепочке. С введением технического регламента Таможенного союза ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции» ужесточаются требования к этому параметру.

Единственным разумным решением для крупных молочных комплексов является переход от систем емкостного охлаждения, которые не подходят для обеспечения качественного охлаждения молока в больших объемах, к системам с поточным охлаждением.

В период с марта по апрель 2016 года автором на базе РУП «Институт мясо-молочной промышленности» (Минск, Республика Беларусь) были организованы исследования, в ходе которых изучалась сравнительная эффективность систем емкостного и поточного охлаждения молока на молочно-товарных фермах.

Результаты (табл. 2) показали, что продолжительное охлаждение в емкостных охладителях резко отрицательно сказывается на микробиологических показателях молока-сырья. В ходе опытов время охлаждения молока в такого
рода системах составляет время доения (как правило — 2–3 часа) и 1,5–2 часа — на доохлаждение до температуры хранения. При этом охлаждение первых порций выдоенного молока продолжается 3,5–5 часов.

Установлено, что за это время в молоке наблюдается рост общего содержания микроорганизмов в два-четыре раза, а по группе маслянокислых бактерий — до 10 раз, что приводит к снижению сортности молока, поставляемого на переработку, а, следовательно, и закупочной цены. Дополнительно это обуславливает необходимость применения более жестких режимов тепловой обработки молока-сырья на молочных заводах, что негативно сказывается на качестве кисломолочных продуктов, СОМ, СЦМ, сыров (особенно твердых и сверхтвердых). Кроме того, при производстве сыров приходится применять ферментные препараты или увеличивать дозы консервантов, повышая риски выхода на предельно допустимые концентрации данных веществ, неся дополнительные затраты на этапе производства, снижая качество производимой продукции.

Решение данной проблемы — применение системы охлаждения молока, основанной на поточном (мгновенном)
охлаждении (табл. 3). При этом снижение температуры молока до температуры хранения происходит в течение короткого времени, как правило, оно исчисляется минутами после выдаивания, что и обеспечивает максимальное сохранение бактерицидных свойств молока. На принципе поточного охлаждения могут быть построены системы охлаждения молока в полевых условиях. Качество молока, получаемого на пастбищах, перестает зависеть от погодных условий, что особенно актуально в летний период.



Для исследований выбрано хозяйство, уже несколько лет эксплуатирующее систему поточного (мгновенного) охлаждения (табл. 3). Из табл. 3 видно, что молоко, получаемое из коровы, содержит приблизительно 400–500 КОЕ.
Молоко в охладитель попадает с температурой 6 °С и там быстро доохлаждается до температуры хранения. После охлаждения в емкости для хранения в молоке содержание бактерий находится на уровне 10 000 КОЕ, что с большим запасом удовлетворяет требованиям сорта экстра. Микробиологический процесс остановлен, это  подтверждается отсутствием роста как общей обсемененности, так и маслянокислых бактерий.

Следует отметить, что все еще мало внимания уделяется качественной санитарной обработке доильных аппаратов и системы трубопроводов (табл. 4). А, как показывает практика, выполнение элементарных правил и соблюдение
технологии позволяют существенно повысить качество производимого молока.

Емкостная система охлаждения молока хороша там, где содержится 10–20–40 голов животных. На ферме с дойным стадом 200–400–600–1000 голов эта система не работает как надо — слишком малая удельная площадь теплообмена по стенке емкости для хранения.

Доказанные преимущества поточных систем:
1) гарантированно охлаждают молоко в течение нескольких минут после выдаивания;
2) при использовании предварительного охлаждения значительно (на 50–80 %) снижаются энергозатраты на охлаждение;
3) полностью ликвидируют негативный эффект от смешивания теплого молока с охлажденным.

Последнее особенно важно, так как при добавлении теплого молока от второй и третьей дойки в охлажденное создается продолжительный временной период возрастания температуры хранимого молока до (10–14) °С, при этом жировые частицы молока находятся в нестабильном состоянии. Это приводит к тому, что емкостные системы охлаждения в течение 2–3 часов работают практически в режиме маслобойки, увеличивая количество так называемого свободного жира. Его наличие приводит к уменьшению стойкости сухих жирных продуктов за счет повышенной окислительной порчи при хранении.

Резюмируя изложенное, можно сформулировать следующие предложения по подбору оборудования для охлаждения молока на ферме:

— разовый надой составляет до 500 литров — разумно использовать простейшие недорогие емкостные системы с прямым охлаждением;

— разовый надой составляет до 1000 литров — совместно с системами емкостного прямого или косвенного охлаждения обязательное использование предварительного охлаждения, можно рассматривать целесообразность установки системы поточного охлаждения;

— если разовый надой превышает 1000 литров, единственным вариантом, полностью удовлетворяющим требования технического регламента, является система поточного охлаждения с использованием предварительного охлаждения молока водой.

Игнорирование этих рекомендаций производителями молока приводит к годовым потерям на качестве молока значительно большим, чем стоит система поточного охлаждения. При этом молоко с пониженным качеством гораздо дороже в последующей переработке, а самое печальное — из него принципиально невозможно сделать ряд
молочных продуктов [3].

Часть 2. Переработка молока на молочном заводе
 

Источник: ПРОДУКТ.BY