Текст книги "Промышленные технологии производства молочных продуктов"

2.2. Закваски для кисломолочных продуктов

Закваски – специально подобранные и используемые для производства продуктов переработки молока микроорганизмы и/или ассоциации микроорганизмов, преимущественно молочнокислых.

Внесенная в молоко закваска является первичной микрофлорой кисломолочных продуктов, из которой развивается вторичная.

В настоящее время чистые культуры бактерий для производства различных молочных продуктов выпускаются, в основном, в виде сухих заквасок. Высушивают закваски распылением или сублимацией. Наиболее прогрессивен метод сублимации, заключающийся в высушивании чистых культур в замороженном состоянии при глубоком вакууме. В этих условиях сохраняемость живых клеток достигает 90 % в течение многих месяцев и даже лет. Высушивание жидких культур способом распыления, как в производстве сухого молока, сохраняет их активность в течение 3-х месяцев. В целях повышения количества бактериальных клеток в заквасках применяют предварительное центрифугирование жидкой закваски. Полученную биомассу разводят в стерильном обезжиренном молоке, а затем высушивают на распылительной сушилке. В сухой закваске, приготовленной этим методом, после хранения на холоде в течение 6 мес. насчитываются миллиарды клеток в 1 г. Сухие культуры рассылают в пробирках, содержащих по 1 г порошка. Существует ряд способов, увеличивающих потенциальную жизнеспособность клеток, наиболее эффективным из которых является микрокапсулирование. Под микрокапсулированием понимают создание различных полимерных систем в форме гидрогелевых нано– и микрочастиц, нано-и микрокапсул или полимерных пленок с биоматериалом. Ионная сшивка мультивалентных катион– и анионсодержащих полимеров, в частности полисахаридов морского происхождения, таких как хитозан, альгинаты, каррагинаны в процессе капсулирования приводит к образованию гелевых структур, внутри которых помещены бактерии.

Помимо увеличения выживаемости заквасочных культур в кисломолочных продуктах и в условиях ЖКТ, микрокапсулирование обеспечивает защиту клеток от бактериофагов, способствует увеличению выживаемости в процессе сушки и замораживания, стабильности в процессе хранения.

Приготовление производственных заквасок

Для приготовления производственной закваски отбирают молоко от заведомо здоровых коров, свежее, с кислотностью в пределах 17–19 °Т, чистое, с минимальной обсемененностью, с чистым приятным вкусом, без посторонних привкусов. Закваску готовят на цельном или обезжиренном молоке. Молоко пастеризуют при 95 °C 30 мин или же стерилизуют в автоклаве при 120 °C 20 мин.

Специальный заквасочник ВНИИМС для приготовления производственной закваски состоит из двух изолированных секций: в одной размещены три ушата емкостью по 25 л каждый и два по 5 л, в другой секции – один на 25 л и два по 5 л.

В заквасочнике можно одновременно готовить два вида заквасок по заданному режиму, в том числе по каждому виду производственную, пересадочную и материнскую закваски.

Производственную закваску готовят также в ваннах длительной пастеризации (ВДП).

Для оживления сухой культуры и получения активной производственной закваски делают несколько последовательных пересадок, предварительно приготовляя в начале материнскую (лабораторную), затем пересадочную и наконец производственную (рабочую) закваску. Материнскую закваску готовят в лабораторных условиях. Для лабораторной закваски лучше использовать обезжиренное молоко кислотностью не более 19 °Т. Молоко, разлитое в бутылки емкостью 1 л, укупоривают ватными или специальными колпачками (при изготовлении больших количеств лабораторной закваски пользуются алюминиевыми флягами емкостью 5–10 л) и стерилизуют при 120 °C 15–20 мин, затем охлаждают в этих же емкостях и заквашивают в строго асептических условиях. Заквашенное молоко выдерживают при температуре, оптимальной для развития входящих в закваску микроорганизмов. Затем из лабораторной закваски готовят пересадочную и далее производственную. Закваска для пересадки берется в количестве 3–5 %. В производстве желательно использовать закваску только после третьей пересадки. Готовую закваску хранят при 4–8 °C (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Характеристика видов заквасок

В производстве заквасок иногда возникают существенные затруднения вследствие бактериофагии. Бактериофаги поражают клетки микроорганизмов, используемых в качестве закваски, в результате чего последние погибают. Наиболее характерным признаком развития бактериофага в заквасках служит прекращение нарастания кислотности через 2–4 ч после заквашивания, в течение которых наблюдалось нормальное развитие микрофлоры и кислотность повысилась до 28–30 °Т; при этом происходит частичное или полное исчезновение бактериальных клеток. В случае слабого заражения бактериофагом сквашивание молока замедляется. Среди молочнокислых культур имеются штаммы с большей или меньшей сопротивляемостью к фагу. Как правило, бактериофаг более устойчив к высоким температурам, чем молочнокислые бактерии, которые он поражает. Бактериофаг погибает при кратковременном нагревании молока до 100 °C; при 90 °C необходима выдержка 30 мин. Эффективным способом уничтожения бактериофага является облучение помещения ультрафиолетовыми лампами. Качество заквасок проверяют систематически путем определения кислотообразующей активности по продолжительности сквашивания молока и по нарастанию кислотности. От качества применяемой закваски в значительной степени зависит качество готового продукта. Закваска должна иметь плотный однородный сгусток, приятный вкус и запах, оптимальную кислотность (стрептококковых – не более 80 °Т, палочковидных не более 100 °Т). При повышенной кислотности активность закваски снижается, что увеличивает продолжительность свертывания молока и ухудшает качество готового продукта. При просмотре микроскопического препарата закваски в ней должны обнаружиться только микробы, составляющие данную закваску. Не допускается присутствие в поле зрения посторонних микробов. Наиболее вероятно загрязнение закваски БГКП.

Закваски прямого внесения

Все чаще производители кисломолочных продуктов отдают предпочтение концепции культур прямого внесения (DVS), признанной во всем мире и получившей широкое распространение благодаря значительным преимуществам по сравнению с традиционным пересадочным способом приготовления производственной закваски. Целесообразность использования культур прямого внесения подтверждается многими факторами, главные из которых – простота и удобство применения, стабильность соотношения между видами и штаммами применяемых микроорганизмов, исключение возможности внесения посторонней микрофлоры с закваской, гарантия количества активных клеток, соответствие мировым стандартам, возможность гибкого расширения ассортимента продуктов. Важным преимуществом использования DVS-культур является меньшая возможность фагового загрязнения. Прямое внесение позволяет исключить стадию приготовления производственной закваски и размножения в ней бактериофагов, а также значительно сократить продолжительность производственного цикла и «отодвинуть» адаптацию бактериофагов к заквасочным культурам, что обеспечивает большую безопасность.

В России в условиях невысокого качества сырья прямое внесение культур приобретает особую актуальность.

2.3. Жидкие кисломолочные продукты

Общим в производстве всех жидких кисломолочных продуктов является сквашивание подготовленного молока заквасками и при необходимости созревание. Специфика производства отдельных продуктов различается лишь температурными режимами некоторых операций, применением заквасок разного состава и внесением наполнителей. В настоящее время ассортимент жидких кисломолочных продуктов очень широкий и насчитывает более 200 наименований.

Перечень основных видов кисломолочных напитков представлен в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Ассортиментная номенклатура кисломолочных напитков

По органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям кисломолочные напитки должны отвечать определенным требованиям (табл. 2.2–2.6).

Таблица 2.2 Физико-химические показатели кисломолочных напитков

¹Фосфатаза отсутствует.

²Для продуктов, вырабатываемых с витамином С.

³Для продуктов, вырабатываемых с витамином А.

⁴Для продуктов, вырабатываемых с поливитаминным премиксом.

⁵Для продуктов, вырабатываемых с циклокаром.

Таблица 2.3 Физико-химические показатели кефира

¹Фосфатаза отсутствует.

²Для кефира, вырабатываемого с витамином С.

³Для кефира, вырабатываемого с поливитаминным премиксом.

⁴Для кефира, вырабатываемого с витамином А.

⁵Для кефира, вырабатываемого с циклокаром.

Таблица 2.4 Физико-химические показатели йогурта

¹Фосфатаза отсутствует.

²Для напитков, вырабатываемых с сахаром.

³Для напитков, вырабатываемых с подсластителем аспартамом

Таблица 2.5

Физико-химические показатели кисломолочных напитков

Таблица 2.6

Микробиологические показатели кисломолочных напитков

Органолептические показатели жидких кисломолочных продуктов

Внешний вид и консистенция. Однородная консистенция с ненарушенным сгустком при термостатном способе производства, с нарушенным сгустком – при резервуарном. Для кефира допускается газообразование в виде отдельных глазков, вызванных нормальной микрофлорой. Для напитков, приготовленных на ацидофильных культурах, характерна тягучая консистенция. Для кумыса характерна газированная пенящаяся консистенция с мелкими частицами белка, для простокваши «Цитрусовая» – незначительная мучнистость. Для йогурта плодово-ягодного – наличие мелких частиц плодов и ягод. Йогурт плодово-ягодный, выработанный термостатным способом, должен состоять из двух слоев: наполнителя, расположенного на дне упаковки, и молочной основы. Для простокваши, вырабатываемой резервуарным способом с использованием стабилизатора, – легкая желированность. Для простокваши сливочной, вырабатываемой резервуарным способом, – нарушенный сгусток однородной консистенции.

Допускается незначительное отделение сыворотки на поверхности сгустка: для кефира – не более 2 % от объема продукта, простокваши и йогурта 3 % от объема продукта, кумыса – 5 %; для ряженки – наличие пенок.

Вкус и запах. Чистые, кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов. Для кефира – освежающий, слегка острый вкус; для ряженки, варенца, напитка «Турах» – выраженный привкус пастеризации; для кумыса – дрожжевой привкус. Для напитков с плодово-ягодными наполнителями характерен привкус внесенного наполнителя и сладкий вкус; для напитков, вырабатываемых с сахаром, – сладкий вкус, для айрана – слабосоленый вкус.

Цвет. Молочно-белый цвет. Для варенца, ряженки, напитка «Турах» характерен выраженный светло-кремовый цвет, для напитков с наполнителями – цвет внесенного наполнителя, равномерный по всей массе. Производство питьевых кисломолочных продуктов осуществляется резервуарным или термостатным способами и состоит из ряда одинаковых для всех видов напитков технологических операций (рис. 2.2).

Резервуарный способ – способ, во время которого сквашивание молока и вызревание кисломолочных напитков происходит в резервуарах с дальнейшей фасовкой в потребительскую тару.

Термостатный способ – способ, во время которого сквашивание молока и созревание напитков производится в таре в термостатных и хладостатных камерах.

В целях сокращения производственных площадей и снижения затрат труда в настоящее время в основном применяется резервуарный способ.

Для выработки кисломолочных напитков пригодно молоко не ниже 2-го сорта кислотностью не более 19 °Т, плотность не меньше 1027 кг/м³;

молоко обезжиренное кислотностью не более 20 °Т, плотность не меньше 1030 кг/м, сливки с массовой долей жира не более 30 % и кислотностью не более 16 °Т, пахта от несоленого сладкосливочного масла, молоко и пахта сухие. Отобранное по качеству молоко нормализуют по массовой доле жира и сухих веществ. Если используется закваска на обезжиренном молоке и кисломолочные напитки вырабатываются с сахаром и наполнителями, не содержащими жира, молоко нормализуют до более высокой жирности. Расчет ведут по формуле

где а – суммарное количество вносимых компонентов, не содержащих жира.

Рис. 2.2. Технологическая схема производства кисломолочных напитков

При выработке витаминизированных напитков витамины добавляют в закваску или нормализованную смесь. Очистка нормализованной смеси осуществляется при температуре 43 ± 2 °C. Затем ее гомогенизируют при давлении 15 ± 2,5 МПа и 45–48 °C и пастеризуют.

Режимы пастеризации зависят от вида напитка: температура 85–87 °C выдержкой 10–15 мин или при 92 ± 2 °C с выдержкой 2–8 мин; для ряженки и варенца температура пастеризации 95–99 °C с выдержкой 3–5 ч для ряженки и 60 ± 20 мин для варенца. Пастеризованная смесь охлаждается до температуры заквашивания, характерной для различных видов микроорганизмов, на которых готовят кисломолочные напитки и заквашивается специально подобранными заквасками. Закваску, приготовленную на пастеризованном молоке, вносят в смесь в количестве 3–5 % от объема смеси; закваску на стерилизованном молоке 1–3 %. После заквашивания смесь перемешивается в течение 15 мин. Количество закваски можно уменьшить в зависимости от ее активности. Продолжительность сквашивания, которая зависит от вида продукта и применяемой закваски, составляет 4–10 ч. Окончание сквашивания определяют по образованию достаточно прочного сгустка, а также по кислотности, которая в зависимости от вида продукта составляет 65–90 °Т. По окончании сквашивания сначала подают ледяную воду в течение 30–60 мин, а затем сгусток перемешивают. Продолжительность перемешивания зависит от консистенции сгустка. По достижении сгустком однородной консистенции прекращают перемешивание. Дальнейшее перемешивание осуществляют периодически в целях охлаждения сгустка до заданной температуры. При необходимости в частично (до 25–30 °C) или полностью (6 °C) охлажденный сгусток вносят плодово-ягодные наполнители, перемешивают сгусток и подают на розлив. Перед началом розлива кисломолочные напитки перемешивают в течение 3–5 мин. Напитки разливают в стеклянную тару, бумажные пакеты или пакеты из полиэтиленовой пленки. Упакованные кисломолочные напитки должны выпускаться с предприятия в транспортной таре – проволочных ящиках, полимерных ящиках, а также контейнерах или другой транспортной таре. Кисломолочные напитки транспортируют в авторефрижераторах или машинах с изотермическим кузовом. Хранят напитки при температуре не выше 6 °C.

Кефир – кисломолочный продукт, произведенный путем смешанного (молочнокислого и спиртового) брожения с использованием закваски, приготовленной на кефирных грибках, без добавления чистых культур молочнокислых микроорганизмов и дрожжей.

Кефир – единственный кисломолочный напиток, вырабатываемый в промышленности на естественной симбиотической закваске.

Кефир является одним из старейших кисломолочных напитков. Его родина – Кавказ. Согласно народному преданию, кефир был подарком пророка Магомета для правоверных последователей ислама как напиток роскоши, счастья и символ долговечности.

В конце XIX в. в России и соседних странах стали вырабатывать кефир в промышленных масштабах. Основой производства кефира являются кефирные грибки. Вещество, которое поддерживает структуру кефирных грибков, это разветвленный полисахарид, содержащий равные количества глюкозы и галактозы, называемый обычно кефираном.

Питательные и лечебные свойства кефирных грибков и кефира известны давно.

Эти свойства обусловлены:

– богатой и разнообразной микрофлорой кефирных грибков;

– олиго– и полисахаридами, синтезируемыми кефирной микрофлорой (пребиотики);

– большим количеством метаболитов, образуемых в процессе сквашивания молока кефирной микрофлорой.

В состав кефирных грибков входит несколько сот штаммов молочных бактерий и дрожжей (около 30 видов), принадлежащих к шести различным функциональным группам. Среди них имеется ряд видов молочнокислых бактерий (L.rhamnosus, L.acidophilus, L.plantarum, L.casei и др.) и дрожжей, обладающих общепризнанными лечебными свойствами.

Олиго– и полисахариды, образуемые кефирными грибками, стимулируют в пищеварительном тракте многие благоприятные для здоровья функции бактерий и дрожжей.

Питательные и лечебные свойства кефира обусловлены также огромным количеством метаболитов, образуемых в процессе сквашивания в количественных и качественных масштабах, редко встречающихся в молочных продуктах. Вследствие наличия дрожжей основным метаболитом, получаемым при сквашивании молока с участием микрофлоры кефирных грибков, является, наряду с молочной кислотой, этиловый спирт. При этом наиболее значимые полезные свойства имеют лактосбраживающие дрожжи рода Kluyveromyces. Именно при участии этих дрожжей, выделенных из кефирных грибков, стимулируется выработка низина у бактерий рода Lactococcus, активно продуцируются алкоголь и сложные эфиры. По сравнению с другими молочными продуктами кефир богаче витаминами группы В и фолиевой кислотой. Следует также обратить внимание на высокое содержание низкомолекулярных азотистых соединений (пептидов и аминокислот).

Уже в течение многих лет кефир применяется при профилактике и лечении различных заболеваний. Научные медицинские исследования показывают, что его лечебные свойства основываются на пробиотических и симбиотических свойствах разнообразной микрофлоры кишечника.

В профилактических целях этот продукт рекомендуется:

– для ежедневного потребления при нарушениях пищеварения;

– улучшения работы перистальтики кишечника;

– смягчения последствий чрезмерного употребления алкогольных напитков;

– повышения усвояемости компонентов молока (белка, кальция, железа);

– усвоения лактозы в частично расщепленной форме на простые типы сахаров;

– ассимиляции холестерина;

– торможения развития болезнетворной микрофлоры кишечника.

В нашей стране кефир традиционно и заслуженно занимает почетное место в рационе питания людей, поэтому этот продукт включен в ассортимент большинства производителей кисломолочных напитков. Специфический для кефира процесс молочно-спиртового брожения сильно влияет на сроки хранения продукта и создает значительные проблемы при его реализации, Кроме того, процесс культивирования кефирных грибков является трудоемким и требует дополнительных затрат для обеспечения работы заквасочного отделения. Решить эти проблемы возможно, применяя лиофилизированные кефирные культуры. Процесс выработки лиофилизированных кефирных культур строго регламентирован, отвечает требованиям стандартов по качеству. Они представляют собой лиофилизированную гранулированную микрофлору кефирных грибков.

Согласно ГОСТ Р 52738–2007 «Молоко и продукты переработки молока. Термины и определения» кефиром может называться продукт, изготовляемый сквашиванием молока закваской, приготовленной на кефирных грибках. Кефирный грибок представляет собой естественную, сложную по микробиологическому составу симбиотическую закваску. До настоящего времени еще не удалось проанализировать и выделить в виде чистых культур все входящие в него элементы.

Кефирные грибки имеют всегда определенную структур и ведут себя биологически как живой организм: растут, делятся и передают свои свойства и структуру последующим поколениям. Поэтому, несмотря на многократные попытки, не удалось из смеси отдельных микроорганизмов, составляющих микрофлору кефирного грибка, получить новый кефирный грибок с присущими этому организму структурой и свойствами. Кроме того, при всей тщательности подбора заквасок не удалось составить симбиоз, применение которого давало бы возможность получать закваску со стабильным составом микрофлоры. Закваска на чистых культурах не обладает способностью к саморегулированию микрофлоры присущей кефирным грибкам. При культивировании в производственных условиях неизбежно изменяется ее состав. Поэтому кисломолочный продукт, изготовленный пути заквашивания не кефирными грибками, а заквасками прямого внесения, имеет нехарактерные для кефира вкус и запах и его можно отнести только к кефирным продуктам.

Продукт, сквашиваемый лиофилизированными кефирными культурами, имеет право называться «Продукт кефирный». Несмотря на неудобство в терминологии, производитель, применяя такую закваску, хоть и теряет в продукте настоящий кефирный вкус, сохраняет его полезные свойства и получает целый ряд преимуществ.

Микрофлора кефирной закваски сравнительно нетребовательна к качеству молока. При производстве кефира очень важно получить хорошую закваску из сухих кефирных грибков. Процесс оживления грибков и получения закваски заключается в следующем. Сухие кефирные грибки выдерживают для набухания в свежекипяченой и охлажденной воде в течение 1–2 сут, при этом меняют воду 2–4 раза. Затем набухшие кефирные грибки переносят в теплое обезжиренное молоко, которое ежедневно заменяют новым. Оживление кефирных грибков в молоке продолжается до тех пор, пока они, вследствие начавшегося газообразования и набухания, не начнут всплывать на поверхность молока. Затем грибки промывают в сите с водой и заливают молоком из расчета на 1 часть грибков 10 частей молока. Молоко с грибками выдерживают при 18–20 °C в течение 12–16 ч, взбалтывают его за это время 3–4 раза. Полученную закваску процеживают через сито и собранные на сите зерна снова заливают молоком для приготовления новой порции закваски. Закваска должна иметь густую консистенцию, приятный вкус и запах, слегка пениться.

При производстве кефира нормализованную смесь пастеризуют при 85–87 °C с выдержкой 10–15 мин, охлаждают до 20–25 °C и заквашивают грибковой закваской в количестве 1–3 %, производственной 3–5 %. Длительность сквашивания 8–12 ч до образования сгустка кислотностью 85–100 °Т, вязкость сгустка 20–25 с. Подача ледяной воды для охлаждения в течении 60–90 мин, продолжительность перемешивания сгустка 10–30 мин. Охлаждение до температуры созревания (14 ± 2,0 °C). Длительность созревания 9–13 ч. В процессе созревания накапливается спирт (0,2–0,6 %). Охлаждение кефира до 6 °C.