Пороки сухих молочных продуктов и меры их предупреждения

Низкая смачиваемость – смачиваемость сухого молока зависит от следующих факторов:

1. Размер частиц. Смачиваемость ухудшается, когда сухое молоко состоит из слишком мелких частиц или слишком крупных частиц. Часть мелких частиц быстро растворится в воде и образуется пленочка, которая окружает комочек сухого молока и препятствует проникновению воды внутрь комочка. Крупные частицы имеют малую поверхность на единицу веса, что уменьшает поверхность контакта продукта с водой. Оптимальный размер частиц лежит в пределах 100-150 мкм.

2. Оптимальной температурой, при которой лучше всего смачивается сухое молоко при растворении, является 45-60 ºС. Следует обращать внимание на жесткость воды, которая снижает смачиваемость и растворение.

3. Смачиваемость сухого молока в значительной мере снижается от наличия свободного жира в нем, жира незащищенного белковым адсорбционным слоем (оболочкой). Свободный жир покрывает поверхность частицы и тем самым препятствует проникновению воды во внутрь её. Содержание свободного жира в сухом молоке колеблется в широких пределах и зависит от следующих факторов:

§ отстой жира в сгущенном молоке в промежуточной ванне при выдержке перед сушкой. Необходимо сокращать эту выдержку до минимума и не допускать образования на поверхности сгущенного молока жировой пленки - перемешивать продукт;

§ в молоке, задерживаемом фильтрами циклонами, свободного жира на 15-20 %, чем в основной массе продукта;

§ механические воздействие скрепкового механизма при удалении из башни сухого молока увеличивают содержание свободного жира на 7 %. В этом случае целесообразно использовать сушильные башни с коническим дном.

Пониженная растворимость сухих молочных продуктов наблюдается при сильной денатурации сывороточных белков в процессе сушки. Порок возникает так же при хранении продукта - с увеличенным содержанием свободного жира, который переходит на поверхность сухих частиц и снижает их смачиваемость. Выделению свободного жира способствует повышенное содержание влаги в продукте (более 7%) Влага вызывает кристаллизацию лактозы с одновременной дестабилизацией жира. Повышенная влажность сухих молочных продуктов, а также хранение в негерметичной упаковке приводит к уменьшению растворимости вследствие денатурации белков и образования плохо растворимых меланоидинов. Белки денатурируют при наличии в проудктах свободной влаги (связанная влага не изменяет коллоидных свойств белка). В связи с этим содержание влаги в сухом молоке не должно превышать 4-5 %.

Факторы, влияющие на растворимость сухого молока можно отнести к молоку-сырью, к технологическим процессам и к формам связи воды с составными частями продукта.

На растворимость сухого молока большое влияние оказывает кислотность молока. Чем кислотность выше, тем хуже растворимость. Установлена эмпирическая зависимость между кислотностью молока в градусах Тернера и количеством нерастворимого сухого молочного остатка в сырье (КНСМО).

КНСМО = 3,71 lg ºТ - 3,98 г/кг сырья

Длительность хранения молока сырья при низкой температуре способствует развитию психрофильной микрофлоры, которая воздействуя на белки молока, снижает их термическую устойчивость. Это в конечном итоге приводит к выработке продукта с пониженной растворимостью. Центробежная очистка молока – сырья удаляет не только механические примеси, но и нерастворимый молочный осадок (НСМО). Эта операция позволяет растворимость сухого молока увеличить на 2 %.

Нормальные режимы пастеризации, сгущения и сушки молока несколько увеличивает количество нерастворимого остатка, при этом 75-80 % НСМО падает на пастеризацию и лишь 20-25 % на процесс сушки.

Чтобы уменьшит влияние этих операций на растворимость продукта, следует отдать предпочтение пленочным вакуум-аппаратам, а не циркуляционным, прямоточным сушилкам, а не противоточным. Сокращать пребывать пастеризованного молока перед сгущением, не сгущенного перед сушкой.

При выработке сухого молока распылительным методом основная масса его по мере получения удаляется из сушильной башни, но часть его остается на стенках в углах башни на фильтрах и может длительное время подвергаться воздействию относительно высокой температуры и аэрированию. Растворимость такого молока в 4-5 раз ниже молока из общей массе. Высокое остаточное содержание влаги в сухом молоке или его увлажнение при хранении резко снижает растворимость продукта. Установлено, что максимально в сухих продуктах влаги должно содержаться не более 4 %. В этих пределах влага связана коллоидными системами молока. Влага свыше 4% -свободная. Связанная вода отличается от свободной тем, что она не растворяет ни соли, содержащиеся в молоке, ни сахар. В случае увлажнения продукта в свободной воде растворяются соли, под действием которых коагулируют белки, и продукт резко теряет свою растворимость. Кроме того, растворяется лактоза (частично) образуется меланоидины. Они меняют цвет вкус и снижают растворимость продукта.

Прогорклый вкус – обусловлен гидролизом жира под действием оставшейся после пастеризации липазы.

Салистый привкус – возникает при хранении сухих молочных продуктов.

В сухих молочных продуктах могут происходить ферментативные процессы, которые сводятся в основном к гидролизу молочного жира и обусловлены наличием липолитических ферментов. В производстве сухого цельного молока при температуре пастеризации 90 ºС липаза молока разрушается. Поэтому наиболее распространенный процесс порчи при хранении сухого цельного молока это химическое окисление липидов кислородом воздуха, заполняющего не только пространство между частицами сухого молока, но и не только вакуоли, находящиеся внутри частиц. Герметическая упаковка в этом случае не спасает от окисления.

Рассмотрим факторы, влияющие на окисление жира в сухом цельном молоке:

1. Процесс окисления начинается с сырья и прогрессирует во время его хранения. Целесообразно в этом случае сразу после получения молока пастеризовать его при температуре 74-75 ºС с последующим охлаждением до 4-6 ºС. В результате разрушения ферментов и липолитических бактерий окислительные процессы при хранении сырья отсутствуют.

2. Оказывает влияние температура хранения сухих молочных продуктов: чем она выше, интенсивнее идет процесс. По закону Аррениуса при повышении температуры на 10 ºС скорость окислительных процессов возрастает в 2 раза.

3. Катализируют окислении жира свет, в особенности его ультрафиолетовый спектр и соли металлов. Различное содержание лактата железа в сухом молоке (от 2 до 8 мг %) приводит к увеличению окисленности в процессе производства и во время хранения, в 2-3 раза сокращается содержание витаминов.

4. Существенное влияние на окисление жира в чистом виде оказывает вода. Исследования в этой области показали, что вода в значительной мере защищает жир от окисления. Было найдено объяснение этому явлению. В химической кинетике известны два типа реакций между свободными радикалами и молекулами.

Реакция присоединения, например: R' + O = O → ROO'.

Реакция обмена, например: ROO' + RH → ROOH + R'.

В реакциях обоих типов происходит разрыв в молекулах и образование других химических связей. Вновь образуемые свободные радикалы имеют высокую реакционную способность.

Широко распространенным случаем химического взаимодействия является комплексообразование, осуществляемое без разрыва связей в молекуле за счет образования молекулярных водородных связей.

Сущность защитной роли влаги состоит в том, что свободные перекисные радикалы ROO', вступая в реакцию с гидроксильной группой воды посредством межмолекулярных водородных связей, превращаются в менее активные радикалы-комплексы (ROO….HOH).

Эту закономерность они подтвердили и на сухом цельном молоке показав, что чем больше влаги в сухом молоке, тем более стоек к окислению содержащийся в нем жир. Однако увеличивать влажность продукта более 4,0 % нельзя во избежание порчи нежировой части молока. Оптимальное содержание влаги должно быть в пределах 3-4 %.

5. Скорость окисления молочного жира можно резко снизить, добавив небольшое количество ингибиторов окисления-анти-оксидантов. Учитывая антиоксидантные свойства новой биологически активной добавки – дигидрокварцетина (ДКВ) Радаева, Петров совместно с НИИПХ Росрезерва разработали технологию и документацию на сухое молоко "Особое" с ДКВ длительного срока хранения. Гарантийный срок – 2 года в потребительской таре и 12 месяцев в транспортной, при этом продукт можно хранить не только в холодильнике, но и на складах с нерегулируемой температурой. Надежным средством защиты сухого молока от окисления является упаковка его в герметическую тару в атмосфере инертного газа с предварительным вакуумированием.

Затхлый лежалый вкус и темный цвет

Возникает при образовании большого количества меланоидинов в результате реакции между аминогруппы белков и альдегидной группой лактозы и глюкозы. В зависимости от направленности можно получить в молоке запахи хлеба, пива, затхлый, жженых перьев, клея, дерева.

Самая радикальная мера борьбы – предотвращение увлажнения сухого молока. Если в нем влаги не будет больше 3-4 %, то реакция не разовьется. Для протекания реакции необходимо, чтобы лактоза находилась в растворенном состоянии.

Сопутствующим условием является температура, с повышением её процесс меланоиидинообразования усиливается.