Гомогенизация молока и сливок повышает стабильность жировой эмульсии молока и молочных продуктов, улучшает их консистентность, вкус, способствует лучшей переваримости молочного жира организмом человека. В таком молоке не происходит скопление жира и отстоя сливок. В гомогенизированных сливках могут образовываться агрегаты и скопления шариков жира, что объясняется следующим образом. В процессе гомогенизации резко увеличивается общая площадь поверхности шариков жира и происходит изменение состава оболочек. Нативных оболочечных компонентов недостаточно для того, чтобы покрыть возросшую для того, чтобы покрыть возросшую поверхность шариков жира. Поэтому дефицит оболочечного вещества компенсируется за счет адсорбцирования белков молочной плазмы — казеина и сывороточных белков. Следовательно, в гомогенизированных молоке и сливках формируются новые оболочки шариков жира из нативных оболочечных компонентов, казеина и сывороточных белков. В молоке с низким содержанием жира процесс адсорбции ПАВ плазмы происходит быстро, что приводит к восстановлению и даже повышению стабильности жировой эмульсии. При гомогенизации сливок, особенно с повышенным содержанием жира, формирование новых оболочек шариков идет медленнее, чем в молоке, и часть жира может остаться незащищенным. Для образования новых оболочек необходимо иметь в сливках отношение СОМО/жир выше 0,6-0,85.
Белки, соли, ферменты. Общие потери азотистых веществ при центробежной очистке не превышает 2,5% Незначительны потери белков при центрифугировании и сепарировании. Попадание в молоко воздуха в процессе перекачивания может снизить стабильность частиц белка. Однако изменение степени дистергирования белков обычно незначительно и не отражается на способности молока к сычужному свертыванию.
В процессе гомогенизации изменяется структура и свойства белков. Диаметр мицеллы казеина уменьшается, часть их распадается на субмицеллы, которые адсорбируются поверхностью шариков жира.
С повышением давления гомогенизации в молоке и особенно в сливках наблюдается агрегация частиц казеина. Меняются и структурно-механические, а также синтетические свойства кислотного и сычужного сгустков: повышается прочность сгустков и замедляется синерезис.
На соли и ферменты молока более значительное влияние оказывает гомогенизация. Меняется солевой состав: в плазме молока увеличивается количество кальция в ионно-малекулярном состоянии, а часть коллоидного фосфата и цитрата кальция адсорбируется поверхностью шариков жира. После гомогенизации часто наблюдается активация ферментов молока — ксантиноксидазы, липазы и др. Активация липазы может сопровождаться образованием свободных жирных кислот, повышением титруемой кислотности и прогорканием молока.
Физико-химические свойства. При механической обработке они меняются следующим образом. Титруемая кислотность молока в результате центробежной очистки снижается на 0,5-4°Т, а при батофугировании — на 3-4° Т. Плотность молока после перекачивания насосами незначительно отличается от исходной, а вязкость в результате диспергирования жира несколько возрастает. В результате гомогенизации понижается поверхностное натяжение и увеличивается вязкость молока.
Повышение вязкости гомогенизированного молока и сливок обусловлено увеличением общей площади поверхности жировой фазы, образование агрегатов шариков жира и адсорбцией белков на их оболочках.
Охлаждение, замораживание.
Понижение температуры препятствует росту бактерий, главным образом кислотообразующих. При охлаждении из системы молоко удаляет тепло, что ведет к замедлению теплового молекулярного движения и изменяет состояние многих составных частей молока. Консервирование охлаждением проводится в трех диапазонах: нормальное охлаждение при 6-10° С, глубокое — 2-6°; замораживание и хранение в замороженном состоянии при -12 ¸ -25°С. Прежде всего при охлаждении затрагиваются составные части с гидрофобными связями — казеины, которые ослабевают, распадаются на более мелкие образования, вблизи точки замерзания количество субмицелл возрастает, что приводит, в частности, к прекращению коагуляции под действием сычужного фермента при температуре ниже 10°С, так как гидрофобные части казеинового комплекса, например b-казеина выступает из мицелл, а не агрегируется. После хранения молока при температуре 2-6°С способность к свертыванию сычужным ферментом заметно ухудшается, продолжительность процесса увеличивается на 20%. Сгусток, полученный из молока, хранившегося при низкой температуре, отличается меньшей прочностью. Другим последствием неустойчивости гидрофобных связей является усиленная десорбция ксантиноксидазы с поверхности оболочек жировых шариков. Охлаждение сырого молока ведет к повышению концентрации ксантиноксидазы в молочной сыворотке и к усилению ее активности, хотя скорость реакции с понижением температуры уменьшается. Кроме того, при охлаждении начинается отвердевание жира в жировых шариках. При этом происходит частичное расслоение триглицеридов, с более высокой температурой плавления. Они откладываются в виде слоя под мембраной и тем самым стабилизируют оболочку, опасность разрушения ее уменьшается. Однако вследствие одновременно происходящей кристаллизации в фосфалипидной мембране триглициридный слой теряет эластичность и становится более подверженным механическому воздействию. Глубоко охлажденное молоко все еще содержит определенную часть жидкого жира в жировых шариках. Переохлаждения недостаточно для полной кристаллизации триглициридной фракции, но остающийся жидкий жир служит предпосылкой для сбивания сливок в масло. Таким образом, охлаждение —это не только один из способов получения продукта требуемого качества, но крайне необходимый технологический прием, позволяющий оказывать целенаправленное воздействие на составные части молока.
Охлаждение почти всегда связано с механической нагрузкой. При неправильной работе мешалок повышается опасность повреждения жировых шариков, следствием чего является липолиз, вызываемый нативными липазами молока или психротрофными бактериями.
Охлаждение изменяет состав микрофлоры — начинают преобладать психротрофные бактерии, способные размножаться даже при низких температурах. В охлажденном молоке они образуют нежелательные продукты распада, которые придают молоку плодовый привкус и тягучую слизистую консистенцию. Психротрофные микрорнизмы выделяют протеолетические и липолитические ферменты, которые обладают активностью даже после пастеризации, поэтому они представляют наибольшую опасность для качества молока и молочных продуктов.
Изменения в молоке при охлаждении
| Составная часть | Изменения | Последствия охлаждения |
| Молоко | Повышенная вязкость. Десорбция ксантиноксидазы | Повышенная активность |
| Молочный жир | Частичная кристаллизация и частичное расслоение в жире молока | — |
| Белки | Дезагрегация казеиновых мицелл | Пониженная способность к свертыванию под действием сычужных ферментов. Увеличение времени свертывания, пониженная прочность сгустка |
| Сывороточные белки | Распад псевдоглобуллина |
Замораживание
(при нем происходят более глубокие изменения,чем при охлаждении)
| Молоко и его составные части | Изменения | Микроско-пические явления | Последствия замораживания |
| Молоко | Расслоение | — | Повышенное содержание сухих веществ в остаточной жидкости |
| Молоч-ный жир | Кристаллизация, дестабилизация оболочек жирового шарика | Свободный жир | Увеличение жира в пахте |
| Казеин | Дезагрегация казеиновых мицелл, изменение электрофолептической подвижности, обратимое осаждение ККФК, необратимое осаждение казеина | Образова-ние хлопьев | Понижение способности к свертыванию под действием сычужного фермента |
| Ферменты | Активизация плазменной липазы | Усиленный липолиз | Ухудшение вкуса продукта |
9. Физико-химические изменения белков молока
при тепловой обработке
1). Изменение составных частей и свойств молока при пастеризации, УВТ обработке и стерилизации.
2). Понятие о денатурации белков.
Тепловую обработку (пастеризацию и стерилизацию) применяют для предохранения молочных продуктов от порчи и повышения стойкости при хранении. При нагревании содержание энергии в молоке повышается. Тепловое движение частиц и колебание атомов в молекулах усиливаются. При определенной температуре поглощённая энергия достигает величины энергии активации для развития и образования связей. Вследствие этого при нагревании все составные части молока с незначительной энергией связи претерпевают изменения. Белки с высоким содержанием водородных связей и легко расщепляемых ковалентных связей особенно подвержены изменениям при нагревании. Тепловые воздействия происходят незаметно для глаза. Однако по мере увеличения времени выдержки при температуре нагревания они усиливаются. Данные, приведенные в таблице, показывают изменения в молоке при нагревании.
| ИЗМЕНЕНИЯ | ПОСЛЕДСТВИЯ | |
| Первичные | Вторичные | |
| 1. Уменьшение межмолекулярных сил взаимодействия | Усиленное тепловое движение отдельных частиц | Снижение вязкости и поверхностного натяжения |
| 2. Разрыв гидрофобных связей | Десорбция эвглобулина с поверхности жировых шариков | Ухудшение способности сливок к отстою |
| 3. Разрыв водородных и ковалентных связей с незначительной энергией | Денатурация сывороточных белков в форме структурных изменений и флокуляции | Снижение окислительно-восстановительного потенциала, ухудшение способности к свертыванию |
| 4. Изменение растворимости,главным образом фосфатов и цитратов. | Смещение равновесия распределения между истинно и коллоидно-растворимыми фазами | Уменьшение активности сычужного фермента |
| 5. Усиление диссоциации потенциальных электролитов и воды | Изменение диссационного равновесия | Снижение pH |
| 6. Разрыв ковалентных связей концевых групп | Образование низкомолекулярных продуктов распада | Изменение вкуса |
| Разрушение ферментов и чувствительности к нагреванию витаминов | Отсутствие ферментативных реакций, снижение содержания витаминов | |
| 7. Разрыв и образование новых ковалентных связей | Образование углеводно-белковых соединений вследствие реакции Майяра | Изменения вкуса и цвета |
Как видно из таблицы, сильные изменения претерпевают при нагревании сывороточные белки, ферменты и витамины.