4.5.2016
1
POTRAVINÁŘSKÉ TECHNOLOGIE
A
BIOTECHNOLOGIE
Mlékárenské technologie
Milada Plocková, Šárka Horáčková
Ústav mléka, tuků a kosmetiky
VŠCHT Praha
Co je mléko? (Co není mléko?)
• Mléko je tekutý sekret mléčné žlázy savců (mléčná žláza uložena ve vemeni).
• Mléko je jediná potrava mladých savců v počátečním období života (zdroj energie, stavebních látek, protilátek).
4.5.2016
2
Tvorba mléka
• Je řízena hormonálně a souvisí s ukončením gravidity zvířete.
• Doba po kterou dojnice produkuje mléko – laktace - 300 dní.
• 1-2 měsíce po otelení dojnice znovu zabřezne.
• 60 dní před dalším porodem odpočívá, stojí nasucho.
Produkce mléka
• Kráva-celosvětově nejrozšířenější produkční zvíře (cca 5/6 vyprodukovaného mléka)
• Ovce, koza, buvol, kůň atd. - lokální význam (cca 1/6)
4.5.2016
3
Průměrné složení kravského mléka (% hm.)
voda: 87,5
sušina: 12,5
tuk: 4
bílkoviny: 3,2 (kasein 80 %, bílk. syrovátky 20 %)
laktosa: 4,6
minerální látky: 0,7 (Ca, P, Na, K, Mg)
vitaminy: A, B1, B2, C, D
plyny: O2, N2, CO2
enzymy, mikroorganismy, buněčné elementy, (!cizorodé látky)
Variabilní především obsah tuku, obsah bílkovin a laktosy kolísá minimálně.
Složení mléka některých savců
kaseinová mléka
4.5.2016
4
Složení mléka některých savců
albuminová mléka
Proč je mléko smetanově bílé?
• Kasein, tukové kuličky bílá
• Karoteny, vit B2 žlutá
Fyzikálně-chemická povaha mléka:
Polydisperze: - emulze (tuk)
- koloidní roztok (bílkoviny)
- pravý roztok (laktosa)
4.5.2016
5
Nutriční význam
• Bílkoviny (snadno stravitelné, role v imunitě)
• minerální látky (Ca, P, stopové prvky)
• Vitaminy (D – stavba kostní hmoty, imunita)
• Některé mlékárenské výrobky (fermentované mléčné nápoje) -
funkční potraviny
Mléko jako funkční potravina
Bioaktivní složky mléka
Probiotické bakterie
Probiotické bakterie
Kostra
Zuby
Gastrointestinální trakt
Imunitní systém
Kontrola váhy
Psychická rovnováha
Kardiovaskulární systém
4.5.2016
6
Zdravotní potíže a rizika spojená s
konzumací mléka
• ß-galaktosidasová nedostatečnost
• alergie na bílkoviny
• obsah nasycených MK v mléčném tuku
• riziko obsahu cizorodých látek
• riziko výskytu patogenních bakterií v syrovém mléce
(Salmonella, Listeria)
Produkce mléka (Farma)
Zpracování mléka (Mlékárenský závod)
• dojení
• filtrace
• chlazení (4 oC)
• skladování (4-6 oC)
K1
Doprava cisternami
• příjem mléka, skladování - K2
1. Základní mlékárenské ošetření
2. Výroba hlavních produktů
3. Zpracování hlavních produktů 2. stupně
4. Zpracování vedlejších produktů 2. stupně
Farma Mlékárenský závod
4.5.2016
7
KONTROLA
• Zdravotní nezávadnost – SVS (Státní veterinární správa)
Jakost:
• K1 – farma (kyselost, teplota, senzorické posouzení)
• K2 – příjem mlékárenského závodu (množství, teplota, měrná hmotnost, čistota)
• K3 – centrální laboratoř proplácení! (složení, mikrobiologická jakost)
4.5.2016
8
Požadované parametry mléka
• Titrační kyselost 6,0 – 7,5 oSH
• pH 6,6 – 6,8
• Hustota při 20 oC ne nižší než 1,028 g/l
• Bod tuhnutí vody -0,535 oC
• Neporušené složení podle obsahu tuku, bílkovin, bodu tuhnutí
vody a kyselosti
• Celkový počet mikroorganismů menší než 100 000 KTJ/ml
• Počet somatických buněk menší než 400 000/ml
• Přítomnost antibiotik negativní
1. Základní mlékárenské ošetření
• odvětrání
• odstřeďování mléka a standardizace tučnosti
• pasterace (deskové výměníky, záhřev pod 100 oC ):
– dlouhodobá 63-65 oC / 30 min (minimální použití)
– šetrná 71-74 oC / 20 s
– vysoká 85-95 oC / 5 s
• (homogenizace)
• chlazení
Pasterace – zajištění zdravotní nezávadnosti, prodloužení
trvanlivosti
4.5.2016
9
Bylund,1995
2. Výroba hlavních produktů
• pasterované mléko
• UHT mléko (sterilované)
• zahuštěné mléko (slazené, neslazené)
• sušené mléko (výživa kojenců, dospělých lidí, hospodářských
zvířat)
• máslo
• mražené smetanové krémy
• fermentované výrobky (mléko, jogurt, kefír)
• sýry (čerstvé, zrající)
• Tvarohy
Výrobky definovány Zák. 110/1997 Sb., Vyhl.77/2003 Sb.
4.5.2016
10
3. Zpracování hlavních produktů
2. stupně
• tavené sýry
• tvarohové a smetanové speciality
4. Zpracování vedlejších produktů
2. stupně
• zpracování podmáslí (fermentace, sušení)
• zpracování syrovátky
Tekuté mléčné výrobky
Pasterovaná mléka
• Pasterované „čerstvé“ mléko – min. trvanlivost 10 dnů při
distribuční teplotě 4 – 6 oC
• Mléko s prodlouženou trvanlivostí – až 45 dnů při 4 – 6 oC
Trvanlivá mléka – vyžadují sterilační záhřev
• Sterilace v obalu (lahev, plechovka)
• UHT záhřev – kontinuální záhřev 135 – 150 oC několik sekund
s aseptickým plněním do obalů (dosažení „praktické“ sterility)
• Trvanlivost většinou 6 měsíců při pokojové teplotě
4.5.2016
11
Tekuté mléčné výrobky
Smetana
10 – 18 % tuku
• sladká smetana – přímá konzumace, pasterace
• smetana do kávy – trvanlivá, sterilace nebo UHT záhřev
30 – 40 % tuku
• smetana ke šlehání
Bylund, 1995
4.5.2016
12
Bylund, 1995
Neslazené zahuštěné mléko
1. Export do tropických zemí – snadná obnovitelnost
2. Přímá spotřeba
Typ konzervace: sterilace
• standardizace tvs (2-2,5 x zahuštěné mléko)
• vysoká pasterace nebo UHT
• zahušťování na odparce
• homogenizace
• chlazení
• úprava termostability (Na2HPO4)
• plnění a sterilace
a) plnění, sterilace 110-120 oC / 10-15 min
b) UHT 140 oC / 15 s, aseptické plnění
4.5.2016
13
Slazené zahuštěné mléko
Typ konzervace: hypertonické prostředí
(více než 40% sararosy, 30% suš. mléka)
• standardizace tvs
• vysoká pasterace nebo UHT
• zahušťování (několikastupňová odparka s klesajícím filmem,
snížený tlak)
• slazení (cukr - pasterovaný sirup)
• odpařování (standardizace sušiny)
• chlazení a nucená krystalizace
• aseptické balení
Sušené mléko Konzervace mléka, zpracování přebytků mléka, celosvětový
obchod
• standarizace tvs (příp. domíchíní tekutých komponent)
• pasterace (dle požadavku odběratelů)
• sušení dříve (na válcích bez předchozího zahušťování)
• sušení nyní : ve sprejových sušárnách
– zahušťování
– rozprášení v sušící komoře do proudu horkého vzduchu (160 – 220 oC)
• Rozprašování (atomizace): trysky nebo rozprašovací kotouč
– asi 70% vody odpařeno během první sekundy
4.5.2016
14
Sušené mléko
• sušené mléko padá na dno věže → vibrofluidní žlab,
pneudoprava
• chlazení
• odlučování nejmenších částic od vzduchu (cyklony, tkaninové
filtry)
• (instantizace – zlepšení rozpustnosti → nutné odstranění
prachových částic, zajištění aglomerace částic a krystalizace laktosy –
dosaženo zvlhčením sušeného mléka, nástřik lecitinu)
• dosoušení, chlazení,
• (domíchání suchých komponent)
• balení
Máslo
Emulze mléčné plazmy (vodná fáze) v mléčném tuku
Máslo – min. 80% mléčného tuku
obsah vody max. 16 %, ostatní – netuky (laktosa, bílkoviny minerální látky) obvykle do 2%
Máslo se sníženým obsahem tuku (61%)
Máslo s nízkým obsahem tuku (max. 41%)
Obchodní označení:
Čerstvé máslo
Máslo
Stolní máslo
Máslo se smetanovým zákysem
4.5.2016
15
Máslo
Principy výroby:
1. Zpěňovací způsob – stloukání smetany
• diskontinuálně v máselnici
• kontinuální zmáselňovač
2. Koncentrační způsob – odstřeďování vysokotučné smetany
3. Emulgační způsob
Máslo
Máselnice z 19. st.
4.5.2016
16
Máslo
Zpěňovací způsob výroby másla:
• odstřeďování mléka (odstředěné mléko, smetana)
• vysoká pasterace smetany
• chlazení
• fyzikální zrání (30 – 50 % vykrystalizovaného podílu)
• případně biologické zrání (smeanový zákys)
• stloukání (kontinuální zmáselňovač)
• odloučení podmáslí, praní máselného zrna
• hnětení, standardizace obsahu vody, případné solení
• formování, balení (malospotřebitelské, velkospotřebitelské, pro skladování)
Mražené krémy
Dle použitých surovin:
1. Výhradně z mléčných surovin
– Mléčná tps (základ chuti, viskozita, tvorba pěny)
– Tuk (chuť, konzistence, stabilita při tání)
– Cukr
– Stabilizátory (emulgátory, zahušťovadla)
2. S obsahem rostlinného tuku
3. Sorbety (ovocná šťáva, mléčný tuk, mléčná tps)
4. Vodové zmrzliny
4.5.2016
17
Mražené smetanové krémy
• navážení surovin (mléčné, nemléčné)
• homogenizace
• pasterace (vysoká, při šaržové výrobě dlouhodobá)
• zrání (0 - 4 oC, krystalizace tuku)
• šlehání, zmrazování (-6 oC)
• formování (-6 oC)
• ztužování (-20 oC)
• balení
• skladování (-20 oC)
Fermentované mléčné výrobky
• Použití bakterií, příp. kvasinek pro biologickou konzervaci mléka
• Nutriční výhody
• Pozitivní vliv na organismus člověka, studium tzv. probiotických vlastností
Bakterie mléčného kvašení: • Streptococcus sp.
• Leuconostoc sp.
• Lactococcus sp.
• Lactobacillus sp.
• (Bifidobacterium sp.)
4.5.2016
18
Fermentované mléčné výrobky
Druhy výrobků:
– fermentovaná mléka
– fermentované smetany
– fermentované podmáslí
– jogurty
– kefír
– kumis
Druhy výrobků:
– fermentovaná mléka
– fermentované smetany
– fermentované podmáslí
– jogurty
– kefír
– kumys
Fermentované mléčné výrobky
Příprava a použití zákysových kultur (mezofilní, termofilní)
Princip výroby:
• výběr mléka
• deaerace
• pasterace (vysoká → denaturace bílkovin syrovátky)
• standardizace tuku a tps
• homogenizace
• chlazení na teplotu zakysání
• fermentace: a) v obalu: - chlazení (4-6 oC)
- skladování
b) v tanku: - chlazení a míchání s ovocnou složkou
- plnění do obalů
- chlazení (4-6 oC)
- skladování
4.5.2016
19
SÝRY
Nutriční význam, vysoká senzorická kvalita
• Sýry přírodní (kyselé, sladké)
• Sýry tavené
Kyselé sýry a tvarohy
Princip výroby:
• Plnotučné, částečně odstředěné, odstředěné mléko
• Kyselé srážení mléka – izoelektrické vysrážení kaseinu při pH 4,6, použití mezofilního zákysu s malým množstvím syřidla
• Lisování nebo odstřeďování
Příklady:
• Olomoucké tvarůžky
• Krémový sýr žervé
• Tvaroh (měkký, polotučný, tučný, na strouhání, průmyslový)
Výroba tvarohu:
Klasická výroba (kyselé srážení
mléka, lisování v tkaninových
pytlích)
25 % suš.
odstředivkový způsob výroby méně než 25 % suš.
Termotvaroh (před odstřeďováním
termizace)
17 % suš.
Tvaroh na strouhání
(bez přídavku syřidla, dohřívání,
lisování)
32 % suš.
4.5.2016
20
Sladké sýry
Princip výroby:
• Sladké srážení mléka – působením proteolytických enzymů (chymosin, pepsin) syřidla – hydrolýza kapa-kaseinu
Příklady:
• čerstvé sýry: smetanový sýr, cottage
• sýry s mazem na povrchu: Romadur
• sýry s plísní na povrchu: Camembert
• sýry s plísní v těstě: Roquefort
• sýry holandského typu (polotvrdé): Gouda, Eidam
• sýry švýcarského typu (tvrdé): Ementál
• sýry velmi tvrdé (na strouhání): Parmezán, Grana
Základní operace při výrobě sýrů
• šetrná pasterace
• napuštění do kotle
• úprava mléka před sýřením (zakysání, přídavek CaCl2, KNO3)
• sýření
• zpracování sýřeniny (krájení, míchání, přídavek vody,
dohřívání)
• formování, lisování
• solení
• zrání (enzymy MO, syřidla, mléka)
4.5.2016
21
4.5.2016
22
Fox et al., 2004
Mikroorganismy uplatňující se při zrání sýrů
Bakterie:
Streptococcus sp.
Lactococcus sp.
Lactobacillus sp.
Propionibacterium sp.
Brevibacterium sp.
Kvasinky:
Candida sp.
Kluyveromyces sp.
Plísně:
Penicillium sp.
4.5.2016
23
• sýry ze syrového mléka
• sýry z ovčího, kozího mléka, kombinace mlék
• „sýry z opatství“
• sýry s přídavkem bylinek, ořechů, vinných hroznů
Syrovátka
(% hm.) Sladká syrovátka Kyselá syrovátka
Sušina
6.0 – 6,5
5.0 – 6.0
Laktosa
4.5 -5.0 3.8 – 4.3
Bílkoviny
0.55
0.55
Kyselina mléčná stopy 0,8
Tuk 0.05 < 0,01
Popeloviny 0.50 0.80
pH 6.1 4.6
4.5.2016
24
Syrovátka
Zpracování:
• zahušťování
• sušení
• využití jednotlivých složek – membránové procesy (bílkoviny,
laktosa)
• syrovátkové nápoje
• syrovátkové sýry
• výživa pro sportovce
• WPC, WPI
Tavené sýry
• příprava směsi na tavení
• přídavek tavících solí: citrátů, fosfátů – zajišťují výměnu Ca2+ iontů za Na+ , rozpouštějí bílkoviny, emulgují tuk, podílejí se na vazbě vody, upravují pH
• Tavení – tavičky:
• parou vyhřívaný plášť, přímý vstřik páry
• intenzivní míchání
• vakuum
• teplota tavení 80 – 95 oC
• balení
• chlazení
4.5.2016
25
Doporučená literatura:
• Čurda L., Plocková M., Štětina J. (2002): Technologie mléka a
mlékárenských výrobků.
V knize: Kadlec P. (Edit.): Technologie potravin II, str. 9 – 84,
VŠCHT Praha.
• Čurda L., Plocková M., Štětina J. (2009): Technologie mléka a
mlékárenských výrobků.
V knize: Kadlec P. (Edit.): Co byste měli vědět o výrobě
potravin, str.227-294, KEY Publishing Ostrava.
• http://tresen.vscht.cz/tmt/ESO/
Děkuji Vám za pozornost.
