Для консервирования пригодно натуральное свежее молоко, полученное от здоровых коров, имеющее нормальные состав и свойства, невысокую микробиологическую обсемененность и содержащее незначительное количество свободной молочной кислоты. По всем показателям оно должно отвечать требованиям действующего на него стандарта и соответствующей каждому вырабатываемому продукту технологической инструкции.
В молоко входит свыше 200 различных компонентов. Химический состав и свойства молока не являются стабильными, что обусловлено различием географических и климатических условий, породой и продуктивностью коров, а также условиями их содержания. Это надо учитывать при подборе сырья для консервирования.
Консервируют молоко, которое в среднем содержит 87,17 % воды, 4,08 % жира, 8,75 % СОМО, в том числе 3,52 % белка, 4,5 % лактозы, 0,73 % золы. Отношение Ж/СОМО колеблется в пределах 0,4-0,69. Молоко замерзает при температуре -0,54÷-0,59°С, удельная электрическая проводимость его составляет 3,86-6,29 СмХм-1, динамическая вязкость - 1,8-2,2 мПа•с, поверхностное натяжение - от 49х10-3 до 51х10-3 Н*м-1, плотность - 1027-1032 кг*м-3.
Молочный жир присутствует в виде тонкой и стойкой полидисперсной эмульсии в плазме молока. Плавится жир при 19-43°С и затвердевает при 21-16°С. Размер жировых шариков неодинаковый: диаметр их колеблется от 0,1 до 20 мкм. Около 90 % жировых шариков имеют размеры 2-7 мкм, 2 % - менее 2 мкм, остальные - более 7 мкм.
Полноценные кормовые смеси обеспечивают уменьшение доли жировых шариков диаметром 2÷6 мкм от 79,5 до 56,5 % и увеличение доли жировых шариков размером до 2 мкм от 20,5 до 40,8 %. Сгущенные молочные консервы из такого молока более стойкие к расслоению при хранении.
В процессе обработки молока на ферме при перемещении его по молокопроводам жировые шарики дробятся. При этом количество жировых шариков размером более 3 мкм уменьшается на 12,9%, что удовлетворяет требованиям к молоку при его консервировании.
Жировые шарики на 99 % состоят из триглицеридов. В состав их оболочки входит около 60 % белка и около 35% фосфолипидов.
В сборном свежем молоке жир находится и в достабилизиpoванном состоянии (от 1,1 до 2,5 г на каждые 100 г общей массы), причем такого жира меньше в летнем молоке. Поэтому сгущенные продукты консервирования молока, выработанные летом, более стойки к окислительной порче при хранении.
Количество жировых шариков в 1 мл молока в среднем составляет 3∙106 при колебании от 1,1∙106 до 3,7∙106 и зависит от многих факторов и в том числе от породы коров.
В молоке коров черно-пестрой породы общее количество жировых шариков на 20-40% больше, чем в молоке коров джерсейской породы. В связи с этим суммарная поверхность жировых шариков в таком молоке больше, адсорбция белка выше, что обусловливает вязкость молока, которая значительно увеличивается при его концентрировании.
Основной белок молока - казеин (78-85% всех белковых веществ молока). В молоке он находится в виде казеинаткальцийфосфатного комплекса в коллоидно-дисперсном состоянии, в состав которого помимо казеина (88,2%) входят кальций (3,41%), фосфор (1,89%), магний (0,24%), калий и натрий (0,45%), лимонная кислота (0,87%). На долю органической части комплекса приходится 94%, а неорганической - 6%. Содержание аминокислот составляет 46,36 ммоль∙100-1 мл. Как система казеинаткальцийфосфатный комплекс находится в растворенном состоянии и состоит из трех основных фракций: α, β, γ, различающихся электрофоретической подвижностью, содержанием фосфора и серы, аминокислотным составом.
В казеине молока насчитывается 17 фракций, которые изменяются при нагревании и концентрировании молока.
Казеинаткальцийфосфатный комплекс представляет собой мельчайшие частицы сферической формы - мицеллы. Размер мицелл казеинаткальцийфосфатного комплекса молока колеблется в пределах 86-123 нм. Динамическое равновесие солей (главным образом солей кальция), гидратация белков и электрический заряд исключают агрегирование мицелл в свежем молоке.
При увеличении концентрации кальция и водорода, а также тепловом воздействии мицеллы укрупняются, казеиновый комплекс постепенно становится менее устойчивым, что при концентрировании может привести к его коагуляции. Единого мнения о природе комплексообразования казеина у исследователей нет.
Сывороточные белки молока составляют 14-24% общего количества всех белков. Они характеризуются высокой степенью дисперсности и гидратации, образуют устойчивые гидрозоли, не осаждающиеся даже в изоэлектрической точке, гетерогенны.
Массовые доли отдельных фракций колеблются в следующих пределах:β-лактоглобулин 43-67%, α-лактальбумин 17-21%, иммунные глобулины 10-18%, сывороточный альбумин 2-5%.
Если в молоке много β-лактоглобулина и он не связан с н-казеином, то при тепловой обработке и концентрировании может произойти агрегация его с мицеллами казеина, в результате чего вязкость значительно увеличится. На изменение вязкости аналогичное влияние оказывают белки жировых шариков.
При подборе молока для консервирования необходимо учитывать содержание в нем сывороточных белков. Молозиво, сывороточных белков в котором в 20-25 раз больше, чем в нормальном молоке, непригодно для выработки молочных консервов по причине пониженной тепловой стойкости.
Поэтому согласно требованиям технологических инструкций для производства молочных консервов нельзя использовать молоко ранее чем через 7 дней после отела. По этой же причине не допускается выработка молочных консервов из стародойного молока. Соли (всего 25) органических и неорганических кислот находятся в молоке как в растворенном, так и коллоидном состоянии.
Содержание кальция составляет (в мг на 100 мл): растворимого ~ 60, коллоидного ~ 70, общего ~ 132, а фосфора - растворимого неорганического ~ 40, нерастворимого неорганического ~ 25 и общего неорганического ~65. Переход кальция из растворимого в нерастворимое состояние под воздействием различных факторов (например, температуры, содержания свободной молочной кислоты) сопровождается снижением тепловой стойкости молока.
Углеводная часть молока представлена в основном лактозой, на долю которой приходится около 90% всех сахаров. В небольших количествах содержатся простые сахара, такие, как глюкоза (7 мг на 100 мл), галактоза (2 мг на 100 мл), фукоза, манноза, кетогептоза. Они представлены в молоке как в свободном виде, так и в форме фосфорнокислых эфиров, аминопроизводных гликопротеидов.
Лактоза в молоке растворена, содержание ее колеблется незначительно, а из возможных при консервировании изменений заслуживают внимание только перенасыщение и связанная с ним кристаллизация.
Молоко является основным источником витаминов A, D, а также В2. Водорастворимых витаминов, в частности холина, никотинамида и некоторых других, в молоке содержится значительно меньше.
Сохранение витаминов в продуктах консервирования молока обеспечивается принятыми режимами обработки.
Микроэлементы, входящие в состав молока, влияют на его технологические свойства. Добавление в рационы коров кобальта и меди повышает стойкость молочных консервов.
В 1 л молока содержится следующее количество микроэлементов (в мг): Zn 2000-5000, Si 1500-7000, Al 500-1000, Fe 200-500, F 100-200, Br 100-200, Cu 20-150, Mo 50-80, Pb 40-80, Mn 30-50, As 30-50, G 15-50, Sr 20-50, Cr 10-20, Co 0,5-1.
Микроэлементный cостав молока изменяется в период лактации. Так, если через 7 дней после отела в молоке обнаружено меди 164 мг∙кг-1, то через 240 дней всего лишь 54 мг∙кг-1.
В молоке присутствуют карбонильные соединения, в среднем их количество составляет (в мг∙л-1): формальдегид 0,002, ацетальдегид 0,015, ацетон 0,15, бутанон 0,07, пентанон 2-0,008, гексанон 0,005. От содержания карбонильных соединений зависит формирование вкуса и аромата продуктов консервирования молока.
На вкус также влияет соотношение между составными частями сухого молочного остатка. Так, при отношении Ж/СОМО в пределах 0,2-0,33 молоко и продукты консервирования оцениваются как более вкусные.
Некоторые плесени, попадающие в молоко во время дойки, могут быть причиной образования афлатоксинов. В свежем молоке их содержится 1,63-1,3 мг∙л-1, что значительно ниже предельного содержания, составляющего 10 мг∙л-1, и при производстве сгущенных молочных консервов не представляет опасности.
В молоке постоянно присутствуют такие ферменты, как пероксидаза, каталаза, редуктаза, фосфатаза и в незначительном количестве липаза и амилаза. Возможно наличие и других ферментов, как следствие жизнедеятельности микрофлоры.
В целях повышения стойкости сгущенных молочных консервов в хранении режимы обработки при консервировании должны обеспечить инактивацию всех ферментов.
Свежее молоко имеет рН 6,6-6,8. При рН 6,6 свыше 90 % лимонной кислоты находится в виде ионов цитратов, 58 % карбонатов - в виде ионов гидрокарбоната и 43 % фосфатов - в виде вторичного и 57 % - в виде первичного фосфата. Такое молоко в наибольшей степени отвечает требованиям, предъявляемым при его консервировании.
Окислительно-восстановительный потенциал в свежем молоке колеблется в пределах 370-490 мВ и обусловливает его пригодность для консервирования.
Из структурных свойств молока следует обратить внимание на высокую объемную концентрацию частиц дисперсной фазы, которая способствует образованию пространственной структуры молока, обладающей тиксотропностью.
Этим свойством объясняется обратимость компонентов молока при употреблении сгущенных молочных консервов.
При подборе молока для консервирования необходимо учитывать содержание в нем сывороточных белков.
Для повышения эффективности производства молочных консервов большое значение имеет содержание сухого молочного остатка в молоке. Согласно многочисленным литературным данным весной в молоке отмечается понижение содержания сухого молочного остатка, что объясняется недостаточной общей и белковой питательной ценностью кормов.
Содержание жира заметно уменьшается в марте-апреле. В июне-июле также наблюдается понижение содержания жира, что объясняется реакцией животных на изменение температуры окружающей среды (r = -0,87). Начиная с августа содержание жира в молоке повышается в связи с периодом лактации и снижением молочной продуктивности животных.
Рационы кормления животных на содержание белка в молоке влияют меньше, чем на содержание жира. По Пилю, увеличение массовой доли жира в молоке на 1 % соответствует увеличение массовой доли белка на 0,45%. Имеются данные, что летом в молоке белка на 0,25 % больше, чем зимой.
Пастьба коров на бобово-злаковых пастбищах обеспечивает получение более пригодного для консервирования молока, чем кормление в стойловый период или пастьба только на злаковом пастбище. При скармливании животным кислого жома недостающие в нем вещества должны восполняться другими кормами. Только при этом условии оно будет пригодно для консервирования.
По содержанию сухого молочного остатка, в том числе жира и белка, в течение года сборное молоко разных экономических районов существенно не различается.
Содержание сухого обезжиренного молочного остатка изменяется в молоке в полном соответствии с изменениями количества общего сухого молочного остатка и жира.
В связи с этим не остается постоянным соотношение Жм/СОМОм, которое обязательно устанавливается и соответственно регулируется при нормализации каждой партии молока.
Учитывая, что состав молока нестабилен, несомненный интерес представляет взаимосвязь отдельных показателей его.
Тесные корреляционные связи наблюдаются между следующими показателями состава и свойств молока: сухой молочный остаток - жир, жир-белок, сухой молочный остаток - белок, сухой обезжиренный молочный остаток - плотность молока, казеин - кальций.
Исходя из сущности консервирования, для получения стойких молочных консервов молоко, используемое для молочных консервов, должно быть бактериально чистым. Количественный и качественный состав микрофлоры сырого молока колеблется в широких пределах и зависит от многочисленных факторов.
При получении молока на ферме почти на 90% она формируется за счет микрофлоры оборудования (доильных установок, молокопроводов, охладителей, емкостей, автоцистерн). Микрофлору сырого молока, как правило, составляют молочнокислые стрептококки (50-95%), бактерии группы кишечной палочки (около 10%), микрококки (до 10%), кorine-бактерии (около 10%).
Исходные физико-химические свойства молока при его концентрировании и тепловой обработке существенно не изменяются, что является характерной особенностью технологии молочных консервов.
Этого можно достичь только при условии, если в исходном молоке, а также в процессе его обработки казеинаткальцийфосфатный комплекс остается в состоянии суспензии, а сывороточные белки - в растворе. Подобное свойство казеинаткальцийфосфатного комплекса зависит и обусловливается тепловой стойкостью молока.
Из большого числа факторов, влияющих на тепловую стойкость молока, следует назвать активную и титруемую кислотности, а также солевое (или ионное) равновесие.
Молоко, обладающее тепловой стойкостью, имеет рН около 6,6 (концентрация ионов водорода 2,5-10-7 на 1 л молока), титруемую кислотность 18°Т, катионы и анионы молока находятся в равновесии (0,1395 ≈ 0,1397 г на 1 л молока). Солевое равновесие зависит от породы коров, периода лактации, времени дойки, состояния животного, состава молока и в наибольшей степени от длительности и условий резервирования молока, титруемой кислотности, теплового и даже механического воздействия.
Чаще всего солевое равновесие сдвигается в сторону избытка ионов кальция и магния. При этом нарушается необходимое для равновесия распределение кальция между солями казеиновой, с одной стороны, фосфорной и лимонной кислот, с другой. При недостатке фосфатов и цитратов избыточный кальций присоединяется к казеину, около 1/3 ионизированного кальция переходит в нерастворимое состояние.
На тепловую стойкость молока влияет также и фракционный состав сывороточных белков. Так, с увеличением содержания β-лактоглобулина устойчивость молока к воздействию тепла уменьшается.