ZPRACOVÁNÍ MLÉKA MLÉKO – SLOŽKA LIDSKÉ STRAVY * Mléko je sekret mléčné žlázy savců určené k výživě mláďat. * Jako poživatina se konzumuje v různých krajinách především mléko přežvýkavců. —Hlavní druhy konzumovaného nebo zpracovávaného mléka: * kravské mléko – hlavní surovina mlékárenského průmyslu, * kozí mléko – dobře stravitelné pro lidský organismus, podobné mateřskému, * ovčí mléko – výživově hodnotnější než kravské a kozí, — —Rozdělení mléka dle obsahu tuku: Øplnotučné (min. 3,5 % tuku) Øpolotučné (zpravidla 1,5 – 1,8 % tuku) Øodtučněné (max. 0,5 % tuku) — MLÉKO – VLASTNOSTI A SLOŽENÍ * Mléko je tvořeno organismem v mléčné žláze z krve a mízy. * Hlavními složkami mléka jsou: voda (86-88 %), sušina (12-14 %) a to ® bílkoviny, tuky, sacharidy, minerální látky, vitaminy, enzymy a hormony. Hlavní rozdíly mezi jednotlivými druhy mléka spočívají zejména v odlišném obsahu bílkovin a tuku. — Druh mléka Bílkoviny (%) Tuky (%) Cukry (%) Energetická hodnota (kJ na 100 g) Kravské 3,2 – 3,5 3 – 5 4,7 274 Ovčí 5,5 7 5 460 Kozí 2,9 – 3,7 3,8 – 4,5 5,2 320 Kobylí 1,5 - 2,8 0,5 - 2 5,8 – 7 197 Lidské 0,9 – 1,2 3,5 - 4 6,3 - 7 280 —Sacharidy: * Hlavním mléčným cukrem je laktóza ® disacharid složený z jedné molekuly glukózy a jedné molekuly galaktózy navzájem spojené β-1-4 glykosidickou vazbou. * Glukózu je přiváděna do mléčné žlázy jako složka krve * galaktóza (stereoizomer glukózy) je přetvořena z glukózy biochemickými procesy v mléčné žláze. — — https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6b/Lactose_etc.png/1024px-Lactose_etc.png —Lipidy (tuky): * Estery vyšších mastných kyselin a glycerolu. * Obsahují jak nasycené, tak nenasycené mastné kyseliny. * Poznámka: V důsledku odlišného složení krmiva v letních měsících mléčný tuk obsahuje více nenasycených mastných kyselin, proto se máslo z něj vyrobené roztírá lépe než v zimních měsících. — —Proteiny (bílkoviny): * Kaseinové bílkoviny jsou termostabilní * Syrovátkové bílkoviny jsou termolabilní. * Mezi syrovátkové bílkoviny patří např. laktalbuminy (mohou být příčinou alergických reakcí), imunoglobuliny (mají antibakteriální účinky) a sérumalbuminy. — — —Minerální látky: * Nejvýznamnějšími minerálními látkami obsaženými v mléce jsou zejména ionty vápníku, fosforu, hořčíku, draslíku a zinku. * V KMV se zvyšuje využitelnost vápníku a fosforu o 7-11 %. Důvodem lepší využitelnosti je přítomnost kyselině mléčné a bioaktivních peptidů, které vznikají v GIT štěpením kaseinu trypsinem a které mění solubilitu minerálií v tenkém střevě. — —Vitaminy: * Dostávají se do mléka jako složka potravy (vitamín A, D, E, C), nebo jsou tvořeny v bachoru činností mikroorganismů (vitamin B1, B2, B5 a B6). * V některých mléčných výrobcích dochází díky mikroorganismům (např. Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii) k zvýšení obsahu vitaminu B12. * U KMV dochází díky mikroorganismům ke zvýšení obsahu kyseliny listové. * — —Mléko jako zdroj vápníku: * Nejčastějším onemocněním kostí u světové populace je osteoporóza, která má za následek fragilitu kostí. * V první řadě jsou postiženy ženy po menopauze a mužská populace vyššího věku. * Prevalence je vyšší u bílé rasy než u černé a asiatů. * Nárust kostní hmoty je spojen s prvními třemi dekádami života. * Proces stárnutí je naopak spojen u lidské populace s úbytkem 1 % kostní hmoty za rok. * V těle je 99 % všeho vápníku lokalizováno v kostech a zubech. Proto je nezbytná pozitivní vápníková bilance. * Význam mléka jako vynikajícího zdroje vápníku spočívá nejen v jeho vysoké koncentraci (1 200 mg.l-1 mléka, DDD = 800 mg), ale i ve vysoké dostupnosti z mléka, která činí cca 30 %. * Z ostatních zdrojů, bohatých na vápník (špenát, sezam, minerální vody) je využitelnost jen cca 10 %. * Využitelnost vápníku z mléka je umocňována přítomností vitamínu D. —Mléko jako zdroj draslíku: * Hraje významnou roli v ochraně proti renálním ztrátám vápníku. * Mléčná žláza selektivně zakoncentrovává draslík (na rozdíl od sodíku) a v mléce je poměr K/Na optimální. * Pravidelný příjem mléka má významný vliv na naplnění DDD pro draslík, 1 litr mléka představuje 75 % DDD draslíku. * —Mléko jako zdroj zinku, železa, mědi, jodu: * Mléko je významným zdrojem zinku, 1 litr mléka pokryje DDD ze 40 %. * Obsahem železa, mědi a jodu, 1 litr mléka pokryje DDD cca z 25 % (Fe), z 12 % (Cu) a z 25 % (I). — —Mléko jako zdroj bílkovin: * Mléko a mléčné výrobky jsou významným zdrojem bílkovin. * Biologická hodnota těchto proteinů se ještě v mléčných výrobcích zvyšuje v průběhu inkubace, zrání a skladování tvorbou AMK a peptidů. * Kysané mléčné výrobky (KMV) navíc obsahují mikrobiální buňky startovacích kultur ve vysokých počtech, jejichž dusík je organismem využíván a jejichž štěpením v gastrointestinálním traktu (GIT) se zvyšuje obsah dostupných AMK (methionin, lysin, cystein). * KMV jsou vhodné pro dětskou a starší populaci, protože jemná a měkčí sraženina kaseinu v těchto výrobcích je lépe stravitelná, než je tomu u syrového mléka. — —Problematika laktózy: * Mléčné výrobky nabízí řešení většiny případů laktózové intolerance. * Vlivem fermentace dochází ke snížení obsahu laktosy u KMV o 20-50 %. * Navíc některé kmeny přidávaných laktobacilů (L. acidophilus) mají schopnost adaptace v zažívacím traktu a produkce laktasy. * Některé studie ukazují, že laktosa z KMV je lépe tolerována než laktosa z mléka. * U vyzrálých tvrdých sýrů je situace zcela příznivá, protože laktosa je rozštěpena kompletně. —Zdravotní význam mléka a mléčných výrobků ve stravě: * Některé mikroorganismy startovacích kultur rozkládají nitrosaminy v trávicím traktu (zvl. laktobacily). * U probiotických mikroorganismů, např. u L. acidophillus je prokázáno, že inhibují množení patogenních a hnilobných baktérií v tenkém střevě produkcí organických kyselin a stopového množství H2O2. * Navíc produkují bakteriociny, které se uplatňují v inhibici celé řady patogenních mikroorganismů v GIT. * U KMV jsou mikroorganismy startovacích kultur (zvl. rody Lacbacillus a Bifidobacterium) schopné redukovat aktivitu fekálních enzymů (např. glukoronidasy), které hrají významnou roli v rozvoji některých prekancerózních stavů. TECHNOLOGICKÉ OPERACE MLÉKÁRENSKÉ VÝROBY —ODSTŘEDĚNÍ MLÉKA * Základním fyzikálním principem odstřeďování je rozdíl měrné hmotnosti částeček suspendovaných v kapalině a spojité fáze emulze. * Hnací silou je odstředivá síla v bubnu odstředivky při 6 000-8 000 otáčkách za minutu. * Při odstřeďování se těžší složka mléka - odstředěné mléko - soustřeďuje blízko stěny bubnu odstředivky a lehčí tuková složka - smetana - je vytlačována směrem do středu, k ose otáčení (tučnost smetany je obvykle 40 %). * Těžké částice, jako jsou nečistoty, mikroorganismy nebo buněčné částice, jsou vyneseny odstředivou silou až na stěnu * bubnu, kde se soustřeďují jako kal. * Ve smetaně po odstředění je 40 % tuku, v odstředěném mléce zůstává tzv. zbytkový obsah tuku (0,01-0,05 %). Schéma mlékárenské odstředivky https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTjvPd6Ut0DPD-XZMPgcdOf6abzMBBgH15akHdhu6dSg8d MVeL6 Schéma mlékárenské odstředivky http://www.driml-napajecky.cz/data/shopimg/14051-20120729-56182-1896.jpg —TEPELNÉ OŠETŘENÍ MLÉKA * Tepelné ošetření je technologický proces prováděný způsobem, při kterém se použitím různých kombinací teploty a doby působení tepelného záhřevu, jež vykazují rovnocenný účinek, omezuje počet nežádoucích mikroorganismů a zajišťuje zdravotní nezávadnost a prodloužení trvanlivosti mléka a konečného mléčného výrobku. * Cílem tepelného ošetření je minimalizace zdravotního nebezpečí vyvolaného patogeny za současných minimálních chemických, fyzikálních a organoleptických změn mléka. —PASTERACE MLÉKA * Pasterace je proces, při kterém se mléko zahřívá na teplotu do 100 °C. * Dochází přitom k devitalizaci vegetativních forem mikroorganismů, zvláště patogenů, redukci počtu spór a k inaktivaci většiny enzymů. * Trvanlivost zchlazeného pasterovaného mléka uchovávaného při chladničkové teplotě je omezena na několik dnů. * Pasterace se dosahuje následujícím ošetřením: Ø vysokou teplotou po krátkou dobu, nejméně 72 °C po dobu 15 sekund (tzv. šetrná pasterace) Ønízkou teplotou po dlouhou dobu, nejméně 63 °C po dobu 30 minut (tzv. dlouhodobá pasterace). * Mléko musí být bezprostředně po pasteraci zchlazeno na teplotu 6 °C a nižší. * Jako „vysoká“ pasterace se označuje zahřátí mléka na teplotu nejméně 85 °C. —ULTRATEPELNÉ OŠETŘENÍ MLÉKA - UHT (Ultra High Temperature, Ultra High Treatment) * Toto ošetření zahrnuje souvislý přítok tepla za vysoké teploty po krátkou dobu (nejméně 135 °C v kombinaci s přiměřenou dobou zdržení), aby v ošetřeném výrobku nebyly žádné živé mikroorganismy ani spóry schopné růstu v prostředí aseptické uzavřené nádoby. * Přímý ohřev se provádí dvojím způsobem: Ø vstřikováním páry do mléka (uperizace) Ø vstřikováním mléka do páry (palarizace). —STERILACE MLÉKA * Sterilace je proces, při kterém je mléko ošetřeno nepřímým ohřevem v hermeticky uzavřených obalech nebo nádobách na teplotu nejméně 100 °C, přičemž uzávěr musí zůstat neporušený. * Dochází přitom k devitalizaci všech mikroorganismů, včetně spór, a k inaktivaci enzymů. * Tak je dosaženo obchodní sterility mléka, trvanlivost mléka je při pokojové teplotě několik týdnů. * Sterilace se provádí po naplnění mléka do spotřebitelských obalů (sklo, kov) a jejich hermetickém uzavření. * Klasická sterilace mléka v distribučních obalech se prakticky nevyužívá, vzhledem k senzorickým změnám a snížení výživové hodnoty mléka. —ZAHUŠTĚNÉ MLÉČNÉ VÝROBKY * Zahuštěné mléko nebo smetana jsou mléčné výrobky získané částečným odpařením vody ze smetany nebo mléka, ke kterým mohou být přidány smetana nebo sušené mléko nebo obojí, přičemž přídavek sušeného mléka v konečném výrobku nesmí přesahovat 25 % obsahu celkové sušiny. * Zahuštěné mléčné výrobky se vyznačují díky částečnému odstranění vody relativně dlouhou trvanlivostí, dlouhodobou skladovatelností, širokým uplatněním ve výživě lidí. * Zahuštěné výrobky se dělí na: Øzahuštěné mléčné výrobky neslazené Øzahuštěné mléčné výrobky slazené Schéma mlékárenské odparky http://www.dlouhovekostbezleku.cz/pluginfile.php/63/mod_forum/post/152/odparka%202.png http://www.compas.cz/images/prokohoprac/potraviny/galerie/IMG_3263_Madeta-odparka.JPG —ZAHUŠTĚNÉ SLAZENÉ MLÉKO A SMETANA * Trvanlivosti u zahuštěných mléčných slazených mlék (smetany) lze dosáhnout pouze přídavkem sacharózy, která vytvoří ve výrobku hypertonické prostředí. * U zahuštěného mléka je obsah sušiny mléčné nejméně 28 %, sušiny celkové 75 %, tuku 8 %. * Zahuštěná smetana má nejmenší obsah sušiny 26,5 %, mléčné tukuprosté sušiny 11,5 % a tuku 15 %. —VÝROBA SUŠENÉHO MLÉKA * Požadavky na sušené mléko se shodují s požadavky na mléko pro výrobu zahuštěných mlék. * Mléko se po standardizaci obsahu tuku, případně přídavku ostatních složek, homogenizuje a pasteruje (110-120 °C) a pak zahušťuje na obsah sušiny 45-50 %. * Sušení probíhá v sušárnách různého typu. Nejčastěji se používají rozprašovací sušárny. Výsledek obrázku pro sušárna mléka —VÝROBA MÁSLA * Vysokotučná smetana na výrobu másla se získává z mléka odstřeďováním v odstředivce, * požadovaný obsah tuku ve smetaně pro výrobu másla je 37-42 %. Odstředěnou smetanu je nutno okamžitě zpasterovat. * Pasterace smetany na výrobu másla probíhá při teplotě 90-110 °C. * Dalším krokem přípravy smetany je její odvětrání a chlazení, při kterém se ze smetany odstraní rozpuštěný i dispergovaný vzduch. * Stloukatelnou se smetana stane zráním. * Při zpracování pasterované smetany na máslo se praktikují dva typy zrání - fyzikální zrání se týká především fyzikálního stavu mléčného tuku, při biologickém zrání dochází k biochemickým změnám laktózy. — — — —Fyzikální zrání smetany —Fyzikální zrání smetany ovlivňuje konzistenci másla. * Při zahřátí smetany dojde k přeměně struktura částic tuku a tvorbě velkých tukových kuliček s relativně malým povrchem. * Tento proces má vliv na roztíratelnost másla. * Po vychlazení smetany na teplotu 6-8 °C (volí se podle ročního období a požadované konzistence másla) dochází k tvoření malých tukových kuliček. * Vychlazená smetana se přečerpává do uzravačů, kde se při této nízké teplotě udržuje nejméně 2 hodiny, to je dostatečná doba pro vykrystalizování cca 50 % celkového tuku; tím se stane smetana stloukatelnou. — — —Biologické zrání smetany * Podstatou biologického zrání smetany je mléčné kysání (fermentace), při které vznikají z laktózy kromě kyseliny mléčné i jiné produkty s baktericidním působením. * Při biologickém zrání dochází i ke zvýšení viskozity a částečnému narušení obalů tukových kuliček, tuk se pak snadněji stlouká. * Správné kysání pasterované smetany se zajišťuje inokulací čisté mlékařské kultury ve formě smetanového zákysu. * Kultura obsahuje dva typy bakterií: typ mléčného kysání (Lactococcus lactis subsp. lactis a Lactococcus lactis subsp. cremoris) a typ aromatizující (Lactococcus lactis subsp. diacetylactis a Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris). — —POSTUPY PŘEMĚNY SMETANY NA MÁSLO —A) Odstřeďovací způsob ® kdy se smetana o tučnosti 30 až 40 % znovu odstřeďuje na tučnost 82 %. * Po zchlazení a standardizaci obsahu tuku se smetana na transmutátoru přeměňuje v máslo, na chlazených pláštích dojde ke změně fází. —B) Emulgační způsob ® při kterém se smetana o tučnosti 30-40 % nasytí vzduchem a mechanicky destabilizuje; * nejprve se na speciální odstředivce upraví obsah tuku ve smetaně na 86-90 %, * následně se tato za chlazení a míchání přemění v máslo – ochladí se na vodorovných válcích. * Každý válec má šlehač a nože, které seškrabují tuk namrazený na stěny válce. http://web2.mendelu.cz/af_291_projekty2/vseo/files/33/5616.png — —VÝROBA FERMENTOVANÝCH MLÉČNÝCH VÝROBKŮ * Fermentované mléčné výrobky obsahují živé buňky bakterií mléčného kvašení, které by měly být přítomné ve finálních výrobcích na konci doby trvanlivosti ve vysokých počtech. * Splnění tohoto požadavku klade vysoké nároky na jakost suroviny, technologický proces výroby a na dodržení hygienických podmínek během výroby. — —Standardizace, fortifikace * U suroviny (mléka) se po odstranění nečistot filtrací nebo odstředěním upravuje obsah sušiny a tuku podle druhu výrobku. — * Při výrobě některých FMV se k původní surovině přidávají různé aditivní látky za účelem dosažení požadovaných reologických vlastností výrobku. * Přídavek stabilizátorů (modifikované škroby, rostlinné gumy, želatina, apod.) snižuje synerezi koagulátu a vylučování syrovátky u finálních výrobků. —Homogenizace * Homogenizace má vliv na reologické vlastnosti výrobku. Rovnoměrné distribuce tuku ve výrobku se dosáhne použitím homogenizace s nižšími a středními hodnotami tlaku (do 20 MPa). — — —Tepelné ošetření mléka — * Cílem tepelného ošetření mléka při výrobě FMV je: Øzlepšit vlastnosti suroviny a připravit vhodné prostředí pro růst bakterií mléčného kysání Øzajistit co nejvyšší viskozitu a tuhost vzniklého koagulátu Øsnížit riziko synereze koagulátu a vylučování syrovátky u finálních výrobků. —Fermentace a chlazení —Fermentace může probíhat v závislosti na technologickém postupu dvojím způsobem: * Fermentace probíhající přímo v drobném spotřebitelském balení ® zaočkovaná směs se plní přímo do obalů. * Do směsi se před plněním do obalu mohou přidávat aromata, přídatné látky, ovocná směs. * Naplněné obaly se přemístí do zařízení, kde probíhá fermentace např. zrací tunely, skříně nebo místnosti. * Postup je typický pro jogurty s pevným koagulátem. Výrobky po dosažení finální hodnoty pH (4,5) se chladí. * Fermentace probíhající ve fermentačním tanku ® po jejímž ukončení se koagulát dále zpracovává. * Po dosažení finálního pH koagulátu (pH 4,5-4,7) je důležité ukončit fermentaci zchlazením. * Chladí se přímo ve fermentačním tanku na teplotu 15-22 °C. * Současně je rozrušena struktura gelu šetrným mícháním. * Vychlazený koagulát je čerpán do vyrovnávacího tanku, kde setrvává před dalšími operacemi (plnění do spotřebitelských obalů). * Plnění * Současné požadavky na uchování jakosti výrobků po co nejdelší dobu si kladou vysoké nároky na hygienu během celého technologického procesu, zejména pak během balení výrobků. * Jednou z metod prodloužení trvanlivosti výrobků je plnění na aseptických plničkách. * Obaly jsou předem sterilizovány roztokem peroxidu vodíku, který je následně odstraněn horkým vzduchem. * Plnění výrobku do obalu probíhá v sekci plničky, kde je přetlak sterilního vzduchu. * Plnící hlavy se sterilizují při teplotách nad 140 °C. —Rozdělení jogurtových výrobků —Základní dělení jogurtů vychází z technologického postupu výroby: * Jogurty klasické, s nerozmíchaným koagulátem (set type). ØVýrobky s pevnou, porcelánovitou až lomivou konzistencí. ØFermentace a chlazení probíhá ve spotřebitelských obalech. * Jogurty s rozmíchaným koagulátem, krémovité (stirred type). ØVýrobky s hustší nebo řidší krémovitou konzistencí podle obsahu sušiny. ØFermentace a chlazení probíhá ve fermentačním tanku, koagulát se po ochlazení rozmíchá a plní do obalů. * Jogurtové mléko (jogurtové nápoje, drinking type). ØVýrobky s tekutou konzistencí,konzumují se jako nápoj. —Fermentované mléčné výrobky s využitím acidofilních a bifidových kultur * Bakterie rodů Bifidobacterium spp. a Lactobacillus spp. patří mezi probiotické mikroorganismy. * Výrobky s obsahem těchto bakterií jsou charakterizované nižším obsahem reziduální laktózy a vyšším obsahem volných aminokyselin a některých vitaminů. * Obsahují převážně L(+) kyselinu mléčnou. L. acidophilus a bifidobakterie syntetizují kyselinu listovou, niacin, thiamin, riboflavin, pyridoxin a vitamin K. * Výrobky s obsahem těchto kmenů vykazují pozitivní dieteticko-léčebné vlastnosti. * Terapeutické působení uvedených bakterií je velmi různorodé. * Mohou ovlivňovat střevní onemocnění a infekce, vykazují potenciální antikarcinogenní účinky a pozitivně se uplatní hypocholesterolemicky. — —Biokys * Vyrábí se z částečně zahuštěné, vysokopasterované homogenizované směsi. * 90 % směsi se vychladí na 35 °C a inokuluje směsnou kulturou s kmeny Bifidobacterium bifidum a Pediococcus acidilactici. * Zaočkovaná směs fermentuje 14-16 hod. * 10% směsi se při teplotě 28-32°C zaočkuje acidofilní kulturou. * Za 14-16 hodin se fermentace ukončí. * Koaguláty se smíchají, vychladí a plní do obalů. —Kefír * Kefír je jedním z nejstarších fermentovaných mléčných výrobků, pochází z oblasti Zakavkazska. * Vyrábí se z kravského, ovčího a kozího mléka. * Největší spotřeba je v Rusku asi 4-5 kg na osobu/rok. * Konzistence kefíru je viskózní, tekutá, mírně napěněná a bílé barvy. * Chuť je popisována jako kvasinková, kyselá, mírně alkoholová, osvěžující a mírně šumivá. * Typické senzorické vlastnosti dodávají výrobku kyselina mléčná (0,8 %), diacetyl, acetaldehyd, ethanol (1 %) a CO2. * Základem mikrobiální kultury pro výrobu kefíru jsou kefírová zrna. * Jsou to květáku podobné hrudky žlutobílé barvy velikosti hrachu až ořechů, vzniklé nahromaděním příslušných mikroorganismů a produktů jejich metabolismu v mléce. * Typická mikroflóra kefírových zrn je složena z kvasinek, laktokoků a lactobacilů typických pro kefírovou kulturu. * Kvasinky tvoří 5-10 % kefírové kultury. * Od jiných fermentovaných nápojů se kefír liší přítomností kvasinek a odlišným charakterem biochemických pochodů. * Kromě homofermentativního i heterofermentativního * mléčného kvašení se uplatňuje i kvašení alkoholové. * Kefír obsahuje vyšší koncentrace vitaminů B1, B2 a kyseliny folové než mléko. * Ve světě je kefír opředen různými mýty o léčivé síle, tvrzeními o nutričních a terapeutických schopnostech. * Byly provedeny vědecké studie, které poukazují na následující pozitivní účinky: Øinhibice růstu patogenních mikroorganismů – antimikrobiální aktivita Østimulace produkce bakteriocinů Øněkteré kvasinky podporují přežívání probiotických mikroorganismů Øprotirakovinné účinky Økapsulární polysacharidy a lipidy z kefírových zrn jsou pokládány za látky působící proti stresu Øpodpora trávení laktózy ve střevech.