cw. 2- normalizacja

Podstawowe operacje technologiczne w mleczarstwie. Ocena mleka spoŜywczego i
śmietanki. Normalizacja.

Do podstawowych operacji technologicznych stosowanych w przetwórstwie mleka naleŜą:
-

wirowanie mleka i jego normalizacja,

homogenizacja

obróbka termiczna (pasteryzacja lub sterylizacja UHT).

Normalizacja

Po odbiorze w zakładzie mleczarskim mleko

surowe jest podgrzewane do temp. ok. 45

C (w sekcji

wymiany pasteryzatora) i przepływa do wirówki
czyszcząco-odtłuszczającej.

Z wirówki wypływają zatem 2 produkty:

mleko odtłuszczone i śmietanka. Normalizacja
polega na ponownym zmieszaniu ze sobą tych dwóch
produktów w proporcjach gwarantujących określony
– Ŝądany procent tłuszczu w mleku normalizowanym.
MoŜe to się odbywać na dwa sposoby:
1.

w przepływie – strumień mleka odtłuszczonego i
ś

mietanki mieszają się w przepływie przy

zastosowaniu

odpowiednich

zaworów

regulacyjnych

metodą zbiornikową – odmierzone objętości
mleka odtłuszczonego i śmietanki przelewa się do
zbiornika i dokładnie miesza.

Rys. 2. Schemat układu do normalizacji mleka w przepływie: 1 – wirówka, 2 – stabilizator ciśnienia, 3 – czujnik
natęŜenia  przepływu  mleka,  4  –  sterownik  mikroprocesorowy,  5  –  czujnik  natęŜenia  przepływu  śmietanki,  6  –
miernik  gęstości,  7  –  zawór  regulacyjny  przepływu  śmietanki,  8  -    zawór  regulacyjny  przepływu  śmietanki
normalizującej,  9  –  czujnik  natęŜenia  przepływu  śmietanki  normalizującej,  10  –  zawór  regulacyjny  przepływu
nadmiaru śmietanki.

Rys. 1. Schemat bębna wirówki separacyjnej (odtłuszczającej) typu hermetycznego: 1 –dopływ mleka pełnego, 2-
odpływ śmietanki, 3 – odpływ mleka odtłuszczonego, 4 –szlam, 5 – wirnik pompki mleka odtłuszczonego, 6 – talerz
ś

mietankowy

Homogenizacja

Homogenizacja polega na przepuszczeniu mleka

pod  duŜym  ciśnieniem  (5-20  MPa)  przez  wąską
szczelinę  w  celu  zmniejszenia  rozmiaru  kuleczek
tłuszczowych  w  mleku  (≤  2  µm)  a  co  za  tym  idzie
zapobieŜeniu    podstawania  się  mleka  (zbieraniu  się
warstwy  tłuszczu  na  powierzchni).  Zabieg  ten  poprawia
zatem  stabilność  emulsji  jaką  stanowi  tłuszcz  w  mleku.
Do dodatkowych efektów homogenizacji moŜna zaliczyć
poprawę konsystencji i stabilności skrzepu (ograniczenie
wycieku  serwatki  tzw.  synerezy  skrzepu)  mlecznych
napojów fermentowanych (jogurtów).

Obróbka termiczna

Obróbka termiczna mleka polega na ogrzewaniu produktu w temp. niszczącej

drobnoustroje.

sterylizacja – obróbka termiczna w temp. ≥100ºC przez określony czas, następuje

wówczas zniszczenie wszystkich, zarówno wegetatywnych jak i przetrwalnikowych form
drobnoustrojów.

pasteryzacja – temp. < 100°C (63-100ºC) przez określony czas, częściowa eliminacja

mikroflory  i  jej  osłabienie,  zniszczenie  większości  form  wegetatywnych  (99-99,9%)  w  tym
wszystkich  bakterii  chorobotwórczych.  Zgodnie  z  definicją  Międzynarodowej  Federacji
Mleczarskiej  (FIL/IDF)  –  pasteryzacja  jest  operacją  termiczną  mającą  na  celu
zminimalizowanie zagroŜenia zdrowia człowieka przez zniszczenie drobnoustrojów obecnych
w mleku, z jednoczesnym zachowaniem jak najmniejszych zmian chemicznych, fizycznych i
organoleptycznych mleka.

Mleko i produkty mleczarskie najczęściej pasteryzuje się w przepływie, wykorzystując

w tym celu wielosekcyjne płytowe lub rurowe wymienniki ciepła.

Rys. 3. Zasada działania jednostopniowego zaworu homogenizującego: 1 – gniazdo, 2- grzybek, 3 –
pierścień udarowy, 4 - szczelina

Rys. 4. Schemat sekcji w pasteryzatorze płytowym: A – dopływ mleka surowego, B – odpływ mleka na wirówkę,
C – powrót mleka z wirówki, D – odpływ mleka do przetrzymywacza, E – powrót mleka z przytrzymywacza, F –
odpływ schłodzonego mleka pasteryzowanego, G – dopływ wody gorącej, H – odpływ wody gorącej, I – dopływ
wody studziennej, J – odpływ wody studziennej, K – dopływ wody lodowej, L – odpływ wody lodowej, FD –
korpus przedni wymiennika, BD – płyta dociskowa, 1-4 – kolektory w naroŜnikach płyt, TIRC – układ
automatycznej regulacji rejestracji temperatury.

KaŜda  z  sekcji  jest  oddzielnym  wymiennikiem  ciepła  pozwalającym  na  stosowanie
odpowiednich nośników energii, zaleŜnie zamierzonego kierunku zmiany temperatury mleka.
Najczęściej  obróbka  termiczna  w  pasteryzatorze  wiąŜe  się  z  procesami  podgrzewania  mleka
do  jego  wirowania,  homogenizacji  i  odgazowania.  Właściwy  efekt  pasteryzacji  mleka  jest
osiągany  wówczas,  gdy  doprowadzi  się  ciecz  do  temperatury  podgrzewania  końcowego  i
przetrzymania  w  tej  temperaturze  przez  określony  czas.  Zalecaną  temperaturę  pasteryzacji
utrzymuje  układ  automatycznej  regulacji  oraz  system  sterowania  przepływem  mleka,
zapobiegający  przedostaniu  się  mleka  nie  dogrzanego  do  zbiornika  z  mlekiem
pasteryzowanym  (zawór  zwrotny).  Ponadto  nadciśnienie  po  stronie  mleka  pasteryzowanego
zabezpiecza  produkt  przed  mieszaniem  się  z  mlekiem  surowym  lub  wodą  chłodzącą  w
przypadku  nieszczelności  płyt.  Wykorzystanie  gorącego  pasteryzowanego  mleka  do
wstępnego  ogrzewania  mleka  surowego  w  sekcji  regeneracji  jest  uzasadnione  ze  względów
ekonomicznych.

Na podstawie PN-A-86003:1996 Mleko i przetwory mleczne. Mleko spoŜywcze. rozróŜnia się
następujące rodzaje mleka spoŜywczego:

pasteryzowane w temp.

≥

71,7

C przez 15 sek. lub równowaŜnej pod względem

efektu kombinacji czasu i temperatury (ujemny wynik w próbie na obecność
fosfatazy alkalicznej, dodatni w próbie na obecność peroksydazy),

pasteryzowane w temp. ponad 80

C (ujemny wynik w próbie na obecność

peroksydazy) znakowane jako: pasteryzowane w wysokiej temperaturze,

poddane obróbce UHT w przepływie w temp.

≥

135

C co najmniej przez 1 sek. i

pakowane aseptycznie w torebki PE o nazwie handlowej: mleko spoŜywcze
homogenizowane o przedłuŜonej trwałości,

poddane obróbce UHT w przepływie w temp.

≥

135

C co najmniej przez 1 sek. i

pakowane aseptycznie w opakowania kartonowe o nazwie handlowej: mleko UHT.

Wybrane wymagania w stosunku do mleka spoŜywczego pasteryzowanego wg PN-A-
86003:1996.

Cechy

Wymagania

Wygląd

ciecz jednorodna o barwie białej z odcieniem jasnokremowym lub białej; mleko

homogenizowane bez podstoju śmietanki

Smak i zapach

właściwy dla mleka pasteryzowanego, bez obcych posmaków i zapachów

Zawartość tłuszczu %
(m/m)

Zgodnie z deklaracją producenta ± 0,05%

Kwasowość

6,0 – 7,8
6,6 – 6,8

>2% tłuszczu

< 2% tłuszczu

< 0,5% tłuszczu

Gęstość, g/ml,
nie mniej niŜ

1, 0280

1,0290

1,0300

Zafałszowanie -
rozwodnienie

niedopuszczalne

punkt zamarzania nie wyŜszy niŜ -0,512

Pasteryzacja:
-obecność fosfatazy
-obecność peroksydazy

- (nieobecna)

+ (obecna), - w przypadku mleka pasteryzowanego w temp. > 80

rednica kuleczek

tłuszczowych

w mleku homogenizowanym nie większa niŜ 2

dopuszcza się 15% kuleczek o średnicy > 2

Pozostałość
antybiotyków i innych
subst. hamujących

niedopuszczalna

Zaw. metali i
pestycydów

wg odpowiednich rozporządzeń

Obecność aflatoksyny
M

niedopuszczalna

Przechowywanie i
transport

temp.

≤

w punktach sprzedaŜy

≤

Wybrane wymaganie w stosunku do mleka UHT i o przedłuŜonej trwałości wg PN-A-
86003:1996.

Cechy

Wymagania

Wygląd

ciecz jednorodna o barwie białej z odcieniem jasnokremowym lub białej; bez podstoju

mietanki

Smak i zapach

właściwy dla mleka, bez obcych posmaków i zapachów

Zawartość tłuszczu %
(m/m)

Zgodnie z deklaracją producenta ± 0,05%

Kwasowość

6,0 – 7,0
6,6 – 6,8

>2% tłuszczu

< 2% tłuszczu

< 0,5% tłuszczu

Gęstość, g/ml,
nie mniej niŜ

1, 0280

1,0290

1,0300

Zafałszowanie -
rozwodnienie

niedopuszczalne

punkt zamarzania nie wyŜszy niŜ -0,512

rednica kuleczek

tłuszczowych

w mleku homogenizowanym nie większa niŜ 2

dopuszcza się 15% kuleczek o średnicy > 2

Pozostałość antybiotyków
i innych subst.
hamujących

niedopuszczalna

Zaw. metali i pestycydów

wg odpowiednich rozporządzeń

Obecność aflatoksyny M

niedopuszczalna

Przechowywanie i
transport

temp.

≤

Definicje i wymagania w stosunku do śmietanki i śmietany podaje PN-A-86050:2002: Mleko
i przetwory mleczne. Śmietanka i śmietana.
Definicje:
Śmietanka  –  produkt  mleczny  w  formie  emulsji  tłuszczu  w  mleku  odtłuszczonym,
otrzymywany  przez  separację  tłuszczu  metodami  fizycznymi;  pasteryzowany,  sterylizowany
lub poddany obróbce UHT, o zawartości tłuszczu co najmniej 10% (m/m).
Śmietanka kremowa – śmietanka zawierająca co najmniej 30% tłuszczu.
Śmietana – śmietanka poddana procesowy fermentacji z uŜyciem kultur startowych bakterii
kwasu mlekowego powodujących obniŜenie pH i koagulację.
Śmietana jogurtowa – śmietana zawierająca charakterystyczną mikroflorę jogurtową.
Śmietanka zakwaszona – śmietanka poddana zakwaszaniu kwasami (mlekowy, cytrynowy)
i/lub regulatorami kwasowości w celu obniŜenia pH i/lub koagulacji.
Śmietana  poddana  obróbce  cieplnej  –  śmietana  poddana  obróbce  cieplnej,  co  najmniej
termizacji, po fermentacji.
Dozwolone  substancje  dodatkowe/  stabilizatory  (stosowane  w  ilościach  funkcjonalnie
niezbędnych do śmietanki i śmietany):

−

przetwory mleczne uzyskane wyłącznie z mleka lub serwatki zawierające co
najmniej 35% wag. białek mlecznych (kazeiny, białek serwatkowych, i
koncentratów),

−

elatyna i skrobia.

Wymagania  mikrobiologiczne  w  stosunku  do  mleka  spoŜywczego,  śmietany  oraz  innych
wyrobów  mleczarskich  na  etapie  ich  wprowadzania  do  obrotu  do  końca  przydatności  do
spoŜycia  oraz  podczas  procesu  produkcyjnego  określa  Rozporządzenie  Komisji  (WE)  Nr
2073/2005  z  dn.  15  listopada  2005  r.  w  sprawie  kryteriów  mikrobiologicznych
dotyczących środków spoŜywczych.

ROZWIĄZYWANIE ZADAŃ NORMALIZACYJNYCH

1 jednostka tłuszczowa = 1% tł. · 1 l mleka

1 j. tł. = ok. 10 g tłuszczu

1. Bilans jednostek tłuszczowych

2. Kwadrat Pearsona

Ŝądany % tł.

cz. wag mleka pełnego

cz. wag mleka chudego

% tł w mleku chudym

% tł w mleku pełnym









⋅

}

⋅

{

⋅

−

⋅

−

⋅

( )

(

)

( )

−

PROCES NORMALIZACJI. OCENA MLEKA

SPOśYWCZEGO ORAZ ŚMIETANKI

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z oceną śmietanki i mleka chudego oraz poznanie

zasad normalizacji.

A. Mleko odtłuszczone

W otrzymanej próbie mleka odtłuszczonego oznaczyć:

1. Kwasowość w

Do kolby stoŜkowej o pojemności 200-250 ml odmierzyć pipetą 25 ml mleka, dodać 1

ml  2%  r-ru  fenoloftaleiny  i  miareczkować  0,25  N  NaOH  do  uzyskania  słabo  róŜowego
zabarwienia  utrzymującego  się  przez  około  1  min.  Oznaczenie  wykonać  w  dwóch
powtórzeniach.  Wyniki  (w

SH) obliczyć wg poniŜszego wzoru. Podać wyniki pojedyncze i

rednie.

K = a · 4

gdzie:
a – ilość ml NaOH

2. Zawartość tłuszczu

Do tłuszczomierza Siegfleda (podwójny) wlać 20 ml kwasu siarkowego o d = 1,815

g/cm

, a następnie wlać powoli, po ściance 22 ml mleka uprzednio dokładnie wymieszanego.

Z  kolej  dodać  2  ml  alkoholu  amylowego  i  tłuszczomierz  dokładnie  zamknąć  korkiem.  Po
dokładnym  wymieszaniu  i  rozpuszczeniu  kazeiny,  tłuszczomierz  umieścić  w  wirownicy.  Po
zakręceniu  pokrywy  wirować  przy  około  1000-1200  obr./min.  przez  około  5  min.  Po
odwirowaniu ustawić słupek tłuszczu w części skalowanej tłuszczomierza (dolna część słupka
na  0)  i  wstawić  tłuszczomierz  do  łaźni  wodnej  o  temp.  65-70

C na około 5 min., po czym

skorygować połoŜenie słupka tłuszczu i odczytać wynik na skali wg menisku górnego.
Oznaczenie wykonać w dwóch powtórzeniach. Podać wyniki poszczególnych oznaczeń i
wynik średni.

Oznaczenie zawartości tłuszczu metodą Gerbera.

Do tłuszczomierza Gerbera odmierzyć automatyczną pipetą 10 cm

kwasu siarkowego,

dodać ostroŜnie po ściance 11 cm

mleka, a następnie 1 cm

alkoholu izoamylowego

uwaŜając  ,  aby  nie  zwilŜyć  nim  szyjki,  gdyŜ  staje  się  wtedy  śliska  i  nie  trzyma  korka.
Tłuszczomierz  zakorkować  i  trzymając  przez  suchą  ściereczkę,  aby  nie  ulec  poparzeniu
dokładnie  wymieszać  jego  zawartość,  po  czym  wstawić  korkiem  w  dół  do  łaźni  wodnej  o
temp. 65-70

C na 5-10 min. Od czasu do czasu mieszać zawartość tłuszczomierza. Wstawić

tłuszczomierz  do  wirownicy  Gerbera  (tłuszczomierze  ustawić  w  wirownicy  parami,
naprzeciwko  siebie  tak,  aby  część  kalibrowana  znajdowała  się  bliŜej  osi  obrotu  i  wirować
przez  5  min.  z  szybkością  1000-1200  obr/min.  Po  odwirowaniu  wyjąć  tłuszczomierze
uwaŜając, aby część kalibrowana była u góry i w tym  połoŜeniu wstawić na 5 min. do łaźni
wodnej o temp. 65

C. Wyjąć tłuszczomierz z łaźni wodnej, owinąć suchą ściereczką i przez

przekręcenie korka ustawić dolny poziom słupka tłuszczu na kresce zerowej, a następnie
odczytać zawartość tłuszczu wg dolnej krawędzi menisku, trzymając przy tym tłuszczomierz
pionowo tak aby menisk był na wysokości oczu.

3. Gęstość (cięŜar właściwy)

Przygotowaną próbkę mleka o temperaturze moŜliwie bliskiej 20

C naleŜy wlać

ostroŜnie po ściance (w celu uniknięcia spienienia) do suchego (lub popłukanego badanym
mlekiem) cylindra o pojemności ok. 250 cm

w ilości pozwalającej na swobodne zanurzenie

się laktodensymetru. Następnie powoli opuszczać do mleka czysty i suchy laktodensymetr do
poziomu odpowiadającego na trzpieniu ok. 30

Ld i pozostawić tak, aby nie dotykał on

cianek cylindra. Po kilku sekundach odczytać ilość

Ld z dokładnością do 0,2 według

menisku górnego utworzonego przez mleko wokół trzpienia. Pomiar gęstości mleka powinno
przeprowadzać się w temp. 20

JeŜeli temperatura jest nieznacznie niŜsza lub wyŜsza od nominalnej to naleŜy odczytać

gęstość mleka z tablic zawartych w normie. Próbka mleka do oznaczeń nie moŜe być
spieniona w toku mieszania, gdyŜ obecność powietrza w mleku w postaci rozproszonych
pęcherzyków powoduje zmniejszenie gęstości mleka.

B. Śmietanka

W otrzymanej śmietance obliczyć:

1. Kwasowość ogólną i kwasowość plazmy

Do kolby stoŜkowej o pojemności 200-250 ml odmierzyć pipetą 25 ml śmietanki, a

następnie taką samą ilość letniej wody (spłukując resztę śmietanki z pipety). Dodać 2 ml 2%
roztworu alkoholowego fenoloftaleiny i miareczkować 0,25 n NaOH aŜ do uzyskania
trwałego róŜowego zabarwienia. Uzyskany wynik przeliczyć na

SH.

Kwasowość plazmy (K

) oblicza się wg wzoru:

gdzie:
K

– kwasowość ogólna (

SH)

– kwasowość plazmy (

SH)

– zawartość tłuszczu w śmietance

0,93 – przeciętna gęstość tłuszczu.

Interpretacja wyników. Śmietanka otrzymana ze świeŜego mleka ma kwasowość ok. 8

SH.

Często  stosuje  się  przeliczenie  kwasowości  ogólnej  na  kwasowość  plazmy  (woda  z
rozpuszczonymi  składnikami  suchej  masy  beztłuszczowej).    Porównując  dwie  śmietany  o
takiej  samej  kwasowości  ogólnej  ale  o  róŜnej  zawartości  tłuszczu,  stwierdzimy  wyŜszy
poziom  kwasowości  plazmy  w  przypadku  śmietany  zawierającej  więcej  tłuszczu.  Im  więcej
bowiem  tłuszczu  zawiera  śmietana,  tym  mniejszy  odsetek  w  niej  plazmy,  ale  o  wyŜszym
stęŜeniu  kwasu.  Śmietanka  powinna  wykazywać  kwasowość  nie  wyŜszą  niŜ  8

SH, zaś

mietana spoŜywcza (18-24% tł.) w granicach od 12 do 32

SH.

100

−

⋅

Gęstość mleka w temperaturze 20

°°°°

C według PN-68/A-86122

Temperatura mleka w czasie przeprowadzania oznaczania,

°°°°

Stopnie

zanurzenia
laktodensy-

-metru

Gęstość mleka w temperaturze 20

1,0233

1,0235

1,0236

1,0237

1,0239

1,0240

1,0242

1,0244

1,0246

1,0248

1,0250

1,0252

1,0254

1,0255

1,0258

1,0260

1,0242

1,0244

1,0245

1,0247

1,0249

1,0250

1,0252

1,0254

1,0256

1,0258

1,0260

1,0262

1,0264

1,0266

1,0268

1,0270

1,0251

1,0253

1,0254

1,0256

1,0257

1,0259

1,0261

1,0263

1,0265

1,0268

1,0270

1,0272

1,0275

1,0277

1,0279

1,0282

1,0260

1,0261

1,0263

1,0265

1,0266

1,0263

1,0270

1,0273

1,0275

1,0278

1,0280

1,0282

1,0285

1,0287

1,0290

1,0292

1,0269

1,0271

1,0273

1,0275

1,0276

1,0278

1,0280

1,0283

1,0285

1,0288

1,0290

1,0292

1,0295

1,0297

1,0300

1,0302

1,0279

1,0281

1,0283

1,0285

1,0286

1,0288

1,0290

1,0293

1,0295

1,0298

1,0300

1,0302

1,0305

1,0307

1,0310

1,0312

1,0288

1,0290

1,0292

1,0294

1,0296

1,0298

1,0301

1,0303

1,0305

1,0308

1,0310

1,0312

1,0315

1,0317

1,0320

1,0322

1,0298

1,0300

1,0302

1,0304

1,0306

1,0307

1,0310

1,0312

1,0315

1,0318

1,0320

1,0323

1,0325

1,0328

1,0330

1,0333

1,0307

1,0308

1,0311

1,0313

1,0315

1,0317

1,0320

1,0322

1,0325

1,0328

1,0330

1,0333

1,0335

1,0338

1,0341

1,0343

1,0317

1,0319

1,0321

1,0323

1,0325

1,0327

1,0330

1,0332

1,0335

1,0338

1,0340

1,0343

1,0344

1,0348

1,0351

1,0353

1,0326

1,0328

1,0331

1,0333

1,0335

1,0337

1,0340

1,0342

1,0345

1,0347

1,0350

1,0353

1,0355

1,0358

1,0361

1,0363

1,0335

1,0338

1,0340

1,0343

1,0345

1,0347

1,0349

1,0352

1,0356

1,0357

1,0360

1,0362

1,0365

1,0367

1,0370

1,0373