Mleko jest pokarmem najbliższym doskonałości, zwanym „białą krwią” i jest niezbędnym składnikiem odżywczym, nieodłącznym elementem każdego ssaka, w tym człowieka.W ostatnich latach, wraz z ciągłym ulepszaniem konfiguracji łańcucha chłodniczego oraz rosnącą świadomością konsumentów na temat zdrowia i odżywiania, mleko pasteryzowane stało się gorącym tematem konsumpcyjnym.Proces mleka pasteryzowanego obejmuje wirowanie, standaryzację, homogenizację, sterylizację, chłodzenie i napełnianie i jest to mleko komercyjne dostarczane bezpośrednio konsumentom do spożycia.W porównaniu z mlekiem o temperaturze pokojowej, mleko pasteryzowane zazwyczaj wykorzystuje krótkotrwałą sterylizację w stałej temperaturze 72 ~ 85 ℃ przez 15 sekund, co może zabić większość szkodliwych bakterii w mleku, maksymalizując jednocześnie zachowanie wrażliwych na ciepło składników aktywnych i czystego smaku w mleku. nieprzegotowane mleko.Wiele czynników, takich jak żywienie krów, pora roku i środowisko, ma znaczący wpływ na fizyczne i chemiczne wskaźniki surowego mleka.Aby uzyskać produkty o stabilnej i stałej jakości, często konieczne jest dostosowanie wskaźników fizyko-chemicznych mleka surowego poprzez określone procesy technologiczne w przetwórstwie mleczarskim, czyli standaryzację mleka.
Technologia membranowa charakteryzuje się selektywną separacją, która umożliwia dostosowanie stosunku masowego każdego składnika w mleku poprzez kontrolowanie odpowiedniego stosunku stężeń, osiągając w ten sposób cel, jakim jest standaryzacja mleka.W ostatnich latach w przetwórstwie mleczarskim wprowadzono technologię membran odwróconej osmozy (RO).Ze względu na właściwości membrany RO, która zatrzymuje substancje rozpuszczone w mleku i pozwala jedynie na przepływ wody przez membranę, stężenie membrany RO w niskich temperaturach może zmaksymalizować zawartość składników odżywczych i wrażliwych na ciepło substancji aktywnych w mleku.W ostatnich latach, wraz z dojrzałością technologii systemów membranowych, produkcja skoncentrowanego mleka pasteryzowanego za pomocą technologii zagęszczania membranowego RO stała się nową technologią produkcyjną dla przedsiębiorstw produkujących mleko w celu poprawy jakości produktu.
Według GB 19645-2010 kwasowość mleka pasteryzowanego powinna wynosić 12-18 T. Dlatego kwasowość jest niezbędnym wskaźnikiem dla zakładów mleczarskich, aby sprawdzić, czy mleko jest kwalifikowane.Na ogólną kwasowość mleka składa się kwasowość wewnętrzna i kwasowość fermentacyjna.Kwasowość wewnętrzna odnosi się do kwasowości świeżo wyciśniętego świeżego mleka, pochodzącego głównie z substancji kwaśnych, takich jak kazeina, albumina, fosforany, cytryniany i dwutlenek węgla w mleku.Stosowanie zagęszczarki membranowej RO do produkcji skoncentrowanego mleka pasteryzowanego, ze względu na zwiększoną zawartość różnych składników w mleku podczas przetwarzania, może powodować zmiany kwasowości.Kwasowość fermentacyjna odnosi się do zmiany kwasowości mleka spowodowanej produkcją kwasu mlekowego podczas przechowywania i przetwarzania mleka w wyniku rozwoju drobnoustrojów, rozkładu laktozy i innych czynników.3-4 T kwasowości całkowitej pochodzi z białek (głównie kazeiny i albuminy), natomiast 2 T pochodzi z CO2.Fosforany i cytryniany zapewniają najwyższy udział kwasowości (10-12 T).Wyrażony jako kwas mlekowy, CO2 w mleku stanowi 0,01-0,02%, kazeina 0,05-0,08%, cytryniany 0,01%, albumina 0,01%, a resztę fosforanów.
W ostatnich latach w produkcji krów mlecznych ukształtowała się zakrojona na szeroką skalę, racjonalna i naukowa metoda żywienia.Personel techniczny stale udoskonalał surowce paszowe, formuły dietetyczne i zarządzanie żywieniem w różnych aspektach, utrzymując stabilność kwasowości surowego mleka.Na kwasowość mleka może mieć wpływ wiele ogniw procesu produkcyjnego.W artykule skupiono się głównie na porównaniu metod wykrywania kwasowości oraz analizie zmian kwasowości podczas produkcji i przechowywania pasteryzowanego mleka zagęszczonego z membraną RO, w celu zaproponowania środków kontroli kwasowości dla każdego ogniwa zarządzania produkcją pasteryzowanego mleka zagęszczonego z membraną RO, zapewniając referencje techniczne dla przedsiębiorstw zajmujących się produkcją mleczną.
1 Materiały i metody
1.1 Surowce i sprzęt
1.1.1 Surowce
Nieprzegotowane mleko.
1.1.2 Sprzęt
Linia do produkcji mleka pasteryzowanego, w tym urządzenia produkcyjne, takie jak system chłodzenia mleka do odbioru, zbiornik do przechowywania mleka surowego, separator mleka netto, system koncentracji membrany RO, zbiornik do przechowywania skoncentrowanego mleka, system ilościowy doju, zbiornik ilościowy, system pasteryzacji, zbiornik odgazowywania, homogenizator, czekanie zbiornik, maszyna do napełniania itp.
1.2 Metoda
1.2.1 Proces produkcji pasteryzowanego mleka skoncentrowanego z membraną RO
Mleko surowe → chłodzenie → mleko netto → przechowywanie (2-6 ℃) → stężenie RO → oznaczanie ilościowe → ogrzewanie (65-70 ℃) → odgazowanie (-0,7-0,8 bara) → homogenizacja (200 barów) → sterylizacja (75 ℃, 15 s) → chłodzenie (2-6 ℃) → oczekiwanie na napełnienie → napełnienie → chłodzenie (2-6 ℃) → transport fabryczny (2-6 ℃).
1.2.2 Wykrywanie kwasowości
Aby zbadać wpływ różnych metod wykrywania na wyniki kwasowości, do testów porównawczych wykorzystano pierwszą i trzecią metodę z „Oznaczania kwasowości żywności” (GB 5009.239-2016).
1.2.3 Wykrywanie zawartości białka
Do wykrywania białka należy zastosować metodę Kjeldahla opisaną w „Oznaczaniu białka w żywności” (GB 5009.5-2016).
1.2.4 Wykrywanie całkowitej liczby bakterii
Do wykrywania liczby kolonii wykorzystano metodę „Badanie mikrobiologiczne żywności – określenie całkowitej liczby kolonii” (GB4789.2-2016).
1.2.5 Wpływ czasu przechowywania na kwasowość mleka surowego
Przeprowadzając badanie kwasowości 10 partii surowego mleka przechowywanego przez 0, 2, 4, 6 i 8 godzin i łącząc całkowitą liczbę bakterii w surowym mleku po przybyciu do fabryki, można określić trend zmian kwasowości i związek między kwasowością analizowano zmianę i całkowitą liczbę bakterii.
1.2.6 Wpływ procesu zagęszczania membranowego RO na kwasowość
Poprzez oznaczenie zawartości białka i kwasowości 10 partii mleka przed i po zagęszczeniu, porównanie stosunku kwasowości i stosunku zawartości białka przed i po zagęszczeniu oraz analizę wpływu procesu zagęszczania na kwasowość.
1.2.7 Wpływ procesu odgazowania na kwasowość
Odgazowanie prowadzono w warunkach temperatury od 65 do 70℃ i ciśnienia od -0,7 do -0,8 bar.Zbadano kwasowość 10 partii mleka przed i po odgazowaniu oraz zbadano wpływ procesu odgazowania na kwasowość.
1.2.8 Wpływ różnych warunków przechowywania na kwasowość zagęszczonego mleka pasteryzowanego
Wpływ warunków chłodniczych na kwasowość: 10 partii stężonych pasteryzowanych próbek przechowywanych przez 0 dni, 8 dni, 10 dni i 14 dni schładzano w temperaturze 2~6 ℃ w celu przeprowadzenia badania kwasowości i porównano zmiany kwasowości podczas przechowywania.
Symulacja wpływu zmian temperatury w procesie cyrkulacji na kwasowość: Symulując zmiany temperatury w procesie cyrkulacji, 10 partii stężonych próbek pasteryzacji przechowywano w lodówce o temperaturze 2-6 ℃.Przez pierwszy do piątego dnia przechowywania próbki pobierano codziennie i umieszczano w temperaturze pokojowej około 25°C na 2 godziny, po czym ponownie umieszczano je w lodówce.W tej samej partii próbek zbadano kwasowość w 0, 8, 10 i 14 dniu przechowywania oraz porównano zmiany kwasowości w trakcie przechowywania.
Symulacja wpływu warunków przechowywania na kwasowość: Symulując warunki przechowywania w sklepie, 10 partii próbek skoncentrowanego mleka pasteryzowanego przechowywano w temperaturze 10-14 ℃.Zbadano kwasowość tej samej partii próbek w 0, 8, 10 i 14 dniu przechowywania oraz porównano zmiany kwasowości w trakcie przechowywania.
1.2.9 Analiza danych
Użyj arkusza Microsoft Excel do statystyk danych i SPSS 26.0 do analizy danych.
2 Wyniki i dyskusja
2.1 Wpływ różnych metod detekcji na wyniki kwasowości
Kwasowość tej samej stężonej próbki pasteryzacyjnej zbadano pierwszą i trzecią metodą w GB 5009.239-2016, łącznie przebadano 10 partii.
W przypadku stosowania pierwszej i trzeciej metody z GB5009.239-2016 do wykrywania kwasowości tej samej próbki wartość wykrywalności trzeciej metody jest o około 1 T niższa niż pierwszej metody, a odchylenie standardowe trzeciej metody jest mniejsze niż w przypadku pierwszej metody.
Pierwsza metoda wykorzystuje fenoloftaleinę jako wskaźnik do analizy miareczkowej kwasowości całkowitej, którą należy oznaczyć poprzez porównanie barwy po miareczkowaniu z roztworem referencyjnym, który jest podatny na subiektywny błąd ludzki i dlatego ma nieco większe odchylenie standardowe.W trakcie badania stwierdzono, że roztwór referencyjny miał ciemniejszą barwę, co miało wpływ na określenie punktu końcowego miareczkowania na podstawie zmiany barwy.W punkcie końcowym miareczkowania wartość pH była większa niż 8,30.Trzecią metodą jest metoda miareczkowania potencjometrycznego, w której punktem końcowym jest miareczkowanie do pH 8,30.Sprzęt charakteryzuje się wysoką czułością i ogranicza wpływ czynników ludzkich.Wyniki są stabilne przy powtarzanych testach.Ze względu na dokładność i łatwość obsługi, do późniejszego badania kwasowości stosuje się trzecią metodę.
2.2 Wpływ czasu przechowywania na kwasowość mleka surowego
Wskaźniki mikrobiologiczne mleka surowego mogą mieć istotny wpływ na zmiany kwasowości podczas przechowywania.Im wyższa początkowa liczba bakterii w mleku surowym, tym szybsze tempo rozmnażania się mikroorganizmów podczas przechowywania, co skutkuje bardziej znaczącymi zmianami kwasowości.W badaniu tym zmierzono całkowitą liczbę bakterii w surowym mleku po wejściu do zbiornika na 0 godzin i wykryto wartość kwasowości surowego mleka przechowywanego w zbiorniku przez różne okresy czasu.
Korelacja pomiędzy całkowitą liczbą kolonii bakteryjnych przechowywanych przez 0 godzin a wartością wzrostu kwasowości przechowywanych przez 8 godzin
Ze względu na różny skład mikrobiologiczny każdej partii mleka surowego ma to wpływ na jego korelację z wartością wzrostu kwasowości, ale ogólnie całkowita liczba rodzin jest wprost proporcjonalna do zmiany kwasowości.Wraz z wydłużaniem się czasu przechowywania surowego mleka zmienia się jego kwasowość.Kwasowość zmienia się od 0,2 do 0,6 T po 8 godzinach przechowywania, a kwasowość po 0, 2, 4, 6 i 8 godzinach przechowywania jest istotnie skorelowana z całkowitą liczbą bakterii w mleku surowym przechowywanym przez 0 godzin (współczynnik korelacji Pearsona wynosi od 0,886 do 0,931).Oznacza to, że mikroorganizmy rozmnażają się lub fermentują w mleku, rozkładając laktozę w celu wytworzenia kwasu mlekowego, powodując w ten sposób wzrost kwasowości.Ponadto mleko surowe o wysokich wskaźnikach mikrobiologicznych charakteryzuje się również wyższą aktywnością lipazy.Tłuszcz mleczny zawarty w surowym mleku o wyższej aktywności lipazy będzie nadal rozkładał się, wytwarzając dużą ilość wolnych kwasów tłuszczowych, co prowadzi do zwiększonej kwasowości i nietypowego zapachu.Ze względu na długi czas wykrywania mikroorganizmów nie można przewidzieć stopnia naruszenia jakości produktu podczas przechowywania mleka surowego.Dlatego w procesie produkcyjnym należy ściśle kontrolować czas przechowywania mleka surowego.„Specyfikacja techniczna technologii przetwórstwa mleka pasteryzowanego wysokiej jakości” wymaga, aby temperatura tymczasowego przechowywania w magazynie mleka była utrzymywana na poziomie poniżej 6 ℃, a czas tymczasowego przechowywania powinien być kontrolowany w ciągu 8 godzin.
2.3 Wpływ procesu zatężania membrany RO na kwasowość
Technologia membran RO umożliwia osiągnięcie stężenia mleka pod warunkiem maksymalizacji retencji substancji aktywnych.W procesie zagęszczania mogą wystąpić zmiany w stężeniu mleka, co może prowadzić do wzrostu kwasowości.W pracy analizowano zmiany zawartości białka i kwasowości podczas procesu zagęszczania membrany RO mleka.
Zmiany stosunku stężenia białka i stosunku stężenia kwasowości podczas procesu zagęszczania membrany RO mleka
Podczas procesu zagęszczania mleka za pomocą membrany RO, wraz ze wzrostem zawartości białka, odpowiednio wzrasta również kwasowość.Stosunek stężenia kwasowości jest podobny do stosunku stężenia białka, przy współczynniku stężenia białka 1,17 ± 0,02 i stosunku stężenia kwasowości 1,16 ± 0,02.Sam proces zagęszczania membrany RO jest zmianą fizyczną i nie powoduje wzrostu kwasowości.Jednakże ze względu na to, że proces zagęszczania usuwa jedynie wodę, w mleku zwiększa się udział substancji kwaśnych, co skutkuje proporcjonalnym wzrostem kwasowości podczas procesu zagęszczania membrany RO.Ze względu na wymóg zawarty w GB19645-2010, zgodnie z którym kwasowość mleka pasteryzowanego musi wynosić 12-18 T, przy produkcji mleka pasteryzowanego skoncentrowanego z membraną RO należy ściśle kontrolować stosunek stężenia.
2.4 Wpływ odgazowania na kwasowość
CO2 jest jednym z czynników wpływających na kwasowość mleka, a proces odgazowania po obróbce próżniowej może spowodować utratę części CO2 z mleka, co skutkuje zmniejszeniem kwasowości.W pracy analizowano zmiany kwasowości mleka przed i po odgazowaniu.Zawartość CO2 w świeżo ekstrudowanym mleku wynosi około 200 mg/l.Po przechowywaniu, ogrzewaniu, mieszaniu i obróbce próżniowej część CO2 jest tracona, co powoduje zmniejszenie kwasowości miareczkowej o około 0,02%.Mleko poddawane jest procesowi odgazowania w temperaturze 65-70℃ i -0,7-0,8bara, w wyniku czego następuje spadek kwasowości o 0,4 ± 0,11 T. Dlatego w celu kontroli kwasowości zagęszczonego produktu, dodanie technologii odgazowania do procesu produkcji mleka skoncentrowane mleko pasteryzowane jest lepszą metodą leczenia.
2.5 Wpływ różnych warunków przechowywania na kwasowość zagęszczonego mleka Pasteura
75 ℃ i 15 sekund nie może zabić wszystkich mikroorganizmów w mleku.Całkowita liczba kolonii bakteryjnych w 10 seriach próbek do badań wynosi 263 ± 55 CFU/mL, dlatego konieczne jest przechowywanie ich w środowisku o temperaturze 2-6℃, aby w pełni osłabić aktywność metaboliczną mikroorganizmów i zachować stabilność kwasowości próbki oraz jakość.W rzeczywistym procesie obrotu produkt może ulec ochłodzeniu podczas załadunku i załadunku magazynu fabrycznego, rozładunku i załadunku magazynu pierwszego poziomu, rozładunku i załadunku magazynu drugiego poziomu, rozładunku i załadunku w sklepie terminalowym oraz procesów zakupów konsumenckich.Jednocześnie podczas monitoringu temperatury w magazynach terminalowych stwierdzono, że rzeczywisty zakres temperatur niektórych kontenerów terminalowych w niektórych sklepach mieścił się w przedziale od 10 do 14℃.
Próbki mleka pasteryzowanego skoncentrowanego z membraną RO mogą wykazywać różne zmiany kwasowości w różnych warunkach przechowywania ze względu na ich charakterystykę wzbogacania składników odżywczych.W badaniu tym zbadano i przeanalizowano zmiany kwasowości 10 partii próbek skoncentrowanego mleka pasteryzowanego w trzech różnych warunkach przechowywania przez 14 dni.
W chłodni o temperaturze 2-6 ℃ aktywność wzrostu drobnoustrojów znacznie osłabła, a kwasowość próbki nie wzrosła znacząco w ciągu 14 dni.Wskazuje to, że utrzymywanie warunków przechowywania próbki w niskiej temperaturze na poziomie 2-6 ℃ może kontrolować stabilność kwasowości.
Symulując zmiany temperatury w procesie cyrkulacji, próbkę poddano łącznie 10 godzinom szoku zimnego i gorącego przez 5 dni w warunkach chłodniczych 2-6 ℃ w celu symulacji 5 etapów chłodzenia w procesie cyrkulacji produktu.Stwierdzono, że w ciągu 14 dni nastąpił nieznaczny wzrost kwasowości próbki, o wartości przyrostu 0,26 ± 0,05 T, czyli istotnie większej niż zmiana kwasowości w warunkach chłodniczych.Wskazuje to, że zmiany temperatury mogą zwiększyć aktywność reprodukcyjną i metaboliczną mikroorganizmów w mleku.W tych warunkach kwasowość pasteryzowanego mleka zagęszczonego RO wzrosła o 0,12 ± 0,09 T w ciągu pierwszych 8 dni i o 0,26 ± 0,05 T w 14 dniu, co wskazuje, że kwasowość nadal rosła po ustaniu szoku zimnego i gorącego.
Symulując częściowe warunki przechowywania i przechowując próbki mleka pasteryzowanego zagęszczonego RO w temperaturze 10-14℃, kwasowość 10 partii produktów wzrosła o 0,27 ± 0,05 T po 8 dniach, 0,37 ± 0,07 T po 10 dniach i 0,63 ± 0,12 T po 14 dniach dni.Wzrost był większy niż w przypadku produktów poddanych 5 dniowemu szokowi zimna i gorąca w warunkach chłodniczych 2-6 ℃.Spekuluje się, że mikroorganizmy w mleku w dalszym ciągu powoli metabolizują, tworząc kwas w podwyższonych temperaturach.
W oparciu o powyższe wyniki badań, aby zapewnić, że kwasowość próbek skoncentrowanego mleka pasteryzowanego spełnia wymagania normy GB19645-2010 przez cały okres przydatności do spożycia oraz aby zapewnić jakość produktu, firmy mleczarskie muszą ściśle przestrzegać norm operacyjnych podczas procesu przetwarzania.Kontrolując zawartość mikrobiologiczną i świeżość surowego mleka oraz odpowiedni współczynnik stężenia, kontrolowana jest kwasowość i zawartość mikrobiologiczna produktu w momencie dostawy, a czas załadunku i rozładunku produktu w momencie dostawy i po dostawie jest ściśle określony kontrolowane, Kontroluj zmiany temperatury w czasie.
Shanghai Beyond Machinery Co., Ltd. to profesjonalne przedsiębiorstwo projektujące i produkujące linie do przetwarzania mleka pasteryzowanego.Mamy ponad 20-letnie doświadczenie w projektowaniu i wykonywaniu projektów „pod klucz” dla linii przetwórstwa mlecznego.Nasi klienci są zlokalizowani na całym świecie i osiągnęli znaczące sukcesy w różnych dziedzinach.Dzielimy się zaawansowaną technologią i bogatym doświadczeniem z klientami oraz nawiązujemy z nimi długoterminowe, korzystne dla obu stron relacje współpracy.Skontaktuj się z nami już teraz, aby otrzymać najnowsze rozwiązanie projektowe i wycenę linii do przetwarzania mleka pasteryzowanego.