Технология рекомбинированных молочных консервов

Сгущенная нормализованная  смесь по достижении заданной массовой доли сухих веществ выпускается  из вакуум-выпарного аппарата и через  емкость и поплавковый регулятор направляется в пластинчатый теплообменник, где подогревается до 72–75° С, подается на гомогенизатор и снова в тот же теплообменник для охлаждения до 4° С. Охлаждение необходимо в связи с резервированием сгущенной гомогенизированной нормализованной смеси для окончательной стабилизации солевого состава по результатам пробной стерилизации конкретной партии сгущенного продукта. Режим гомогенизации сгущенной нормализованной смеси – подогрев до 72–75° С, давление                       P₁ = 18–19 МПа, Р₂ = 3–3,5 МПа – обеспечивает диспергирование жировых шариков, оцениваемое показателем эффективности гомогенизации, который должен быть не менее 95%. Гомогенизация способствует также повышению вязкости продукта. При такой обработке скорость отстаивания белково-жирового слоя снижается настолько, что расслоение продукта в гарантийные сроки хранения визуально не наблюдается.

Максимально тепловая стойкость сгущенных продуктов  обеспечивается при остаточном содержании ионизированного кальция – 9–10 мг%.

Фасование продукта – в металлические банки № 7 на разливочно-укупорочном агрегате и стерилизация в гидростатическом или роторном стерилизаторе. Основным и обязательным требованием является обеспечение герметической укупорки банок с продуктом.

Способы контроля герметичности: незаполненные банки – с помощью воздушных тестеров, заполненные – с помощью водяных.

Способы недостаточно эффективны. Они не улавливают «тонкий» брак (при «тонком» браке из банки, помещенной в ресивер, где давление    0,1 МПа, за 40 с вытекает 2–10 см³ воздуха). Оценивается герметичность укупоривания банок также и по изменению линейных параметров по торцам.

Стерилизация  сгущенной нормализованной смеси  заключается в уничтожении всех микроорганизмов и инактивации ферментов. Микроорганизмы погибают в результате коагуляции их клеточных белков. Тепловой стерилизации предшествует выделение микроорганизмов из молока сырого (очистка) и уничтожение преобладающей части оставшейся после этого микрофлоры тепловой обработкой перед выпариванием.

Требования к режимам  тепловой стерилизации:

• обеспечение высокой эффективности воздействия на микроорганизмы и ферменты при минимальных изменениях составных частей молока;
• максимальное сохранение его пищевой и биологической ценности при минимальных затратах различных видов энергии.

Режимы стерилизации выбираются с учетом термостойкости микрофлоры, физико-химических свойств продукта и скорости проникновения тепла к центру банки.

Отмирание популяций  клеток микроорганизмов при нагревании – процесс не мгновенный, а протекает во времени, соответствующем температурному режиму. Поэтому число жизнеспособных клеток, остающихся после нагревания, можно представить графически в плоской системе координат. Если по абсциссе отложить абсолютные значения продолжительности нагревания, то можно получить кривую выживаемости бактериальных клеток, состоящую из трех зон (рис. 2).

На участке 1 кривая выражена отрезком прямой, характеризующим скорость отмирания микроорганизмов К_w, которую можно записать уравнением:

К_w = (2,303/t lg(N_i/N_t),

где N_i – начальное число микроорганизмов до нагрева; N_t – число жизнеспособных клеток микроорганизмов после нагрева в течение времени t;

тогда

t = (2,303/К_w)×(lgN_i – lgN_t).

Мерой отмирания спор различных  видов и штаммов микроорганизмов  служит наклон средней части кривой выживаемости. При расчетах режимов стерилизации для удобства характеристикой наклона кривой принимают показатель D_t = 2,303/К_w, представляющий собой время в минутах, необходимое для снижения числа прогреваемых спор в 10 раз. Обычно эту величину относят к температуре 121,1° С, принятой за эталон, и записывают D_121,1.

Время десятикратного снижения (ВДС) числа живых микроорганизмов D_t, согласно графику, соответствует отрезку на абсциссе между ординатами, разносгь которых равна одному логарифмическому циклу (lgN_i = 5; lgN_t = 4; D_t = 133 – 102 = 31 мин, откуда

t = D_t (lgN_i – lgN_t);

D_t = (lgN_i – lgN_t)t^–1.

Показатель D_t определяют экспериментально, путем прогрева тест-культуры при различных температурах и времени выдержки. Обычно используют cпopы Cl. sporogenes, Bac. stearothermophilus, Cl. botulinum, Cl. bituricum.

При выборе промышленных режимов стерилизации рекомендуется пользоваться безразмерной величиной Z, которая показывает эмпирически установленную экспоненциальную зависимость времени термического отмирания (ВТС) микроорганизмов от температуры нагревания t. За ВТС принимают минимальную продолжительность F_gt (в мин) нагревания при t определенного количества спор, необходимую для полного прекращения их жизнедеятельности.

В плоской системе  координат откладывают по оси  ординат значения lgF_gt против значений t, получают прямую линию, наклон которой через число Z характеризует влияние температуры на время теплового отмирания спор.

Числовое значение Z определяют по уравнению:

lgF_gt1 – lgF_gt2 = (t₂ – t₁)/Z,

где t₁, t₂ – соответственно температура первого и второго режимов нагревания, °С.

Если принять левую  часть уравнения равной единице (одному логарифмическому циклу), то Z – это число градусов Цельсия, на которое требуется изменить температуру прогрева суспензии спор, чтобы продолжительность ВТС изменилась в 10 раз.

Установлено, что на величину Z влияют свойства микроорганизмов и среды, в которой ведется нагрев (вода, водяной пар, воздух). Упрощенный расчет режима стерилизации производят с помощью числа Z по уравнению:

у = t×10^xz–1,

где y – ордината любой точки на кривой времени отмирания, показывающая продолжительность стерилизации при данной температуре; t – продолжительность отмирания при заранее обусловленной температуре, которая взята за эталон, мин; х – разность температур между эталонной и любой принятой для стерилизации температурой, °С; Z – постоянная для данного вида микроорганизмов разность температур, характеризующая наклон прямого участка кривой времени отмирания к абсциссе t.

Выбранный режим стерилизации должен обеспечить отмирание микроорганизмов в таком количестве, чтобы оставшиеся в продукте утратили способность вызывать его порчу при хранении. Этому могут соответствовать такие условия тепловой обработки, при которых фактическая отмираемость L_t^Zo соответствовала бы требуемой F_t. Если консервы предназначаются для длительного хранения, то рекомендуется соблюдать условие L_t^Zo ³ F_t, т. е. чтобы фактическое отмирание было несколько больше требуемого, соответствующего выбранному режиму стерилизации,

L_t^Zo = D_121,1(lgN_t – lgNt),

где Z_o – в данном случае индекс, указывающий, что L_t, определена с учетом фактического Z.

Требуемую отмираемость рассчитывают по формуле:

F_t = D_t [lg (C_oV_o'×100/S_o)] + х = D_tn_o + х,

где C_o – число спор микроорганизмов в 1 см ; V_o'– объем продукта, целиком заполнившего банку при температуре фасования, см ; S_o – допустимый бактериальный брак, %; х – поправка на начальный и конечный периоды отмирания спор; n_o = lg (N_t/Nt) – степень инактивации клеток микроорганизмов в результате нагревания.

Когда в стерилизованном  продукте обнаруживают микрофлору, способную вызвать его порчу, но безопасную по санитарно-гигиеническим показателям, то режим стерилизации рассчитывают по допускаемой бактериальной обсемененности, обычной для нормальных санитарных условий производства с учетом допускаемого процента бактериального брака.

Правильный  выбор режима стерилизации способствует получению высококачественного, стойкого при хранении продукта, но не гарантирует его от возможной порчи по причине бактериальной обсемененности. Некоторые виды спорообразующих бактерий, например, Вас. coaguians и Cl. foetidum, характеризуются высокой тепловой стойкостью (в 105 раз превышает термоустойчивость вегетативных клеток) и могут выдерживать выбранный режим стерилизации.

Тепловая стерилизация, которая  обеспечивает уничтожение термостойких споровых микроорганизмов, надежна и для инактивации ферментов. В зависимости от аппарата для стерилизации, вида продукта, качества исходного сырья режим стерилизации устанавливается в соответствии с формулой стерилизации, представляющей собой следующую условную запись теплового режима аппарата, в котором осуществляется данный процесс:

(t₁ + t₂ + t₃)/t,

где t₁, t₂, t₃ – продолжительность, соответственно, подогревания, собственно стерилизации, охлаждения, мин; t – температура собственно стерилизации, °С.

Как видно, формула стерилизации носит эмпирический характер. Она  раскрывает особенности стерилизации как нестационарного теплового  процесса, заключающегося в повышении температуры, выдержке при температуре стерилизации и понижении температуры. Формула стерилизации устанавливается заранее для конкретного аппарата и конкретных условий. Надежность выбранной для производства формулы стерилизации проверяется микробиологическими анализами. Режим должен обеспечить эффект, выраженный величиной от 4,6 до 5,1 условных минут. При этом нижнее значение допускается для обсемененности не более 1 споры в 1 мл продукта. С повышением обсемененности, но не более 10 спор в 1 мл продукта, требуемый эффект стерилизации должен быть увеличен.

В гидростатических стерилизаторах для достижения необходимого эффекта стерилизации температуры составляют 116–117° С, выдержка 15–17 мин. В соответствии с заданным режимом выбираются согласно технологической инструкции параметры работы стерилизатора.

В зоне подогрева необходима температура  подогрева 85–95° С, а в зоне охлаждения 20–40° С.

Значение эффекта стерилизации выбранного режима принято определять по формуле:

F = 3,21 + 0,15×x₁ + 1,28×х₂ + 0,15×x₃ + 0,67×x₄ + 0,31×x₂² ,

где x₁ – величина, зависящая от температуры среды на выходе из подогревателя (t_n) и определяемая из соотношения х₁ = 0,1×t_n – 8,5; х₂ – величина, зависящая от температуры стерилизации (t_c) и определяемая из соотношения х₂ = 0,5×t_c – 58,0; х₃ – величина, зависящая от продолжительности нахождения продукта в зоне подогрева (t_n) и определяемая из соотношения x₃ = 0,4×t_n – 5,0; x₄ – величина, зависящая от продолжительности нахождения продукта в зоне стерилизации (t_c) и определяемая из соотношения x₄ = 0,4×t_c– 6,0.

В роторных стерилизаторах для достижения необходимого эффекта  сгущенное молоко стерилизуют при температуре 116–118° С с выдержкой 14–17 мин. Взаимосвязь между температурой стерилизации (t_c) и временем стерилизации (t_c) определяется по графику.

Оценка выбранного режима в роторных стерилизаторах производится следующим  образом:

Температура воды в зоне подогрева 90–98° С, t_n = 20–25 мин, температура охлаждения продукта 20–40° С, продолжительность (t_х) от 14 до 17 мин. Рассчитывается эффект стерилизации выбранного режима по формуле:

F = 4,12 + 0,16×х₁ + 0,89×x₂ + 0,36×х₃ + 0,10×x₂² + 0,13×х₂×х₃,

где x₁ – величина, зависящая от температуры среды на выходе из подогревателя (t_n), определяется из соотношения х₁ = 0,077×t_n – 6,38; х₂ – величина, зависящая от температуры стерилизации (t_c), определяется из соотношения х₂ = 0,5×t_c – 58,0; х₃ – величина, зависящая от продолжительности нахождения продукта в зоне стерилизации (t_c), определяется из соотношения x₃ = t_c – 15,0.

В целях смягчения  режимов стерилизации применяется  антибиотик низин, позволяющий сократить продолжительность стерилизации, t_c, при той или иной выбранной температуре стерилизации, t_c. Действие низина основано на нарушении обмена веществ у микроорганизмов вследствие торможения или инактивации ферментных систем, главным образом бактерий, в меньшей степени дрожжей и плесеней. Низин нетоксичен, улучшает вкус продукта.

Доза низина – 100 единиц на 1 г продукта или 40 г препарата  на 1 туб, при активности не ниже 1 млн. единиц в 1 г.

В целях сохранения пищевой  ценности сгущенного стерилизованного молока оптимальная оценка стерилизующего эффекта выбираемых режимов не должна превышать 5,5 условных минут.

В полном соответствии с кратностью концентрирования и  режимами тепловой и механической обработок  по ходу процесса формируются состав и свойства сгущенного стерилизованного молока. Формирование состава характеризуется следующими изменениями: увеличением массовой доли сухого молочного остатка от 11,8 до 26,0%, доли жира на единицу сухого обезжиренного молочного остатка от фактического значения в молоке цельном до заданного в продукте Ж_пр/СОМО_пр = 0,460, увеличением массовой доли в воде продукта лактозы от 5 до 12–13%, ККФК – от 3,4 до 6–7%. Для формирования свойств характерно изменение: вкуса и запаха – от исходного в молоке до «сладковато-солоноватого привкуса, свойственного топленому молоку»; увеличение кислотности – от 19 до 44–45 °Т, плотности (20° С) – от 1028 до 1063–1065 кг×м^–3, вязкости (20° С) – от 2 до 6–10 мПа×с. Перечисленные изменения состава и свойств являются обратимыми, чем подтверждается надежность режимов и параметров технологии. При полном соблюдении режимов технологии основным для сохранения исходного качества на время гарантийного хранения является герметичность укупорки тары.