Производство кисломолочных продуктов

Минеральные вещества. Среднее содержание этих веществ в молоке - 0,7 %, колебания могут быть в пределах 0,5 - 1 %. Минеральные вещества находятся и молоке в виде солей неорганических и органических кислот в молекулярном, коллоидном и нерастворимом состоянии. Наибольшее значение имеют соли фосфорной и лимонной кислот. О минеральном составе молока судят по элементам, которые остаются в золе после сжигания его. Этот способ неточен, так как при сжигании разрушаются органические соединения, минеральные соли частично окисляются, частично улетучиваются. Поэтому в действительности минеральных веществ в молоке больше того количества, которое устанавливают, сжигая навеску молока при температуре 550 - 600 °С. Минеральные вещества подразделяют на макро- и микроэлементы.

Молочный сахар (лактоза). Он находится  только в молоке и молочных продуктах. В молоке коровы в среднем его  содержится 4,7 % (колебания от 4,5 до 5,2%).

Лактоза — важный углевод, необходимый  для питания новорожденных в  первые дни жизни. Он входит в состав ферментов, участвующих в синтезе жиров, белков, нужен для нормального обмена веществ, работы сердца, почек, печени. В желудочно-кишечном тракте под действием фермента лактазы молочный сахар распадается на глюкозу и галактозу, которые необходимы для питания головного мозга и благоприятно действуют на деятельность нервной системы. Калорийность 1 г сахара - 4,1 ккал, усвояемость организмом - 98 %. Используется молочный сахар и как сырье в фармацевтической промышленности.

В молоке он находится в молекулярном состоянии и представляет собой дисахарид, состоящий из глюкозы и галактозы, различающихся между собой пространственным расположением водорода и гидроксильных групп. Образуется молочный сахар в железистой ткани вымени при соединении глюкозы с галактозой и отщеплении молекулы воды.

Молочный сахар, выделенный в чистом виде, — кристаллический порошок  белого цвета; кристаллы имеют характерную  форму, длина их 10 — 20 мкм и более. Молочный сахар не растворяется в  серном эфире и спирте, в уксусной кислоте растворяется при нагревании, а при охлаждении вновь выпадает в виде кристаллов. По сравнению с тростниковым и свекловичным сахаром он менее сладкий и хуже растворяется в воде.

В зависимости от образующихся конечных продуктов распада выделяют разные виды брожения.

Молочнокислое брожение — самое  распространенное. Оно вызывается ферментами молочнокислых бактерий. В первой стадии под действием фермента лактазы  молочный сахар присоединяет частицу  воды и распадается на две гексозы: галактозу и глюкозу. Далее из гексоз образуется пировиноградная кислота, которая восстанавливается при участии лактокодегидразы с образованием молочной кислоты.

Таким образом, из молекулы молочного  сахара при присоединении молекулы воды получается четыре молекулы молочной кислоты. Молочнокислое брожение протекает в анаэробных условиях, но может происходить и в аэробных, ибо молочнокислые бактерии являются факультативными. Молочная кислота, накапливаясь в молоке, вызывает свертывание белка и изменяет его свойства. Это брожение лежит в основе производства кисломолочных продуктов и сыров.

Пропионовокислое брожение протекает  под действием ферментов, выделяемых пропионово-кислыми бактериями. Продуктами этого брожения являются пропионовая  и уксусная кислоты, углекислый газ, вода, оно обычно имеет место при созревании швейцарского, советского и других твердых сыров; наблюдается после появления молочной кислоты под действием молочнокислых бактерий.

Спиртовое брожение протекает под  действием ферментов, выделяемых молочными  дрожжами. Конечными продуктами данного брожения являются спирт и углекислый газ.

Спиртовое брожение совместно с  молочнокислым применяется при  производстве кумыса, айрана, кефира. В  результате брожения в продуктах  накапливается спирт от 0,2 до 3 %.

Маслянокислое брожение осуществляется под действием ферментов спорообразующих маслянокислых бактерий.

В результате этого брожения образуются масляная кислота, углекислый газ, водород. Маслянокислое брожение при производстве молочных продуктов является нежелательным. При наличии этого брожения продукты портятся, они приобретают неприятный вкус и запах, сыры и банки с молочными консервами вспучиваются. Маслянокислое брожение указывает на антисанитарные условия получения молока и его загрязнение споровыми бактериями. Эти бактерии попадают в молоко с частицами почвы, навоза, пыли, корма, выдерживают пастеризацию, а затем, попадая в нормальные условия, начинают развиваться.

Пищевая ценность кисломолочных продуктов определяется в основном содержанием в них белков, жиров, кальция, фосфора, и витаминов А, В- каротина и В2. Однако ценность кисломолочных продуктов заключается также в том, что они содержат в своем составе микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, которые угнетают гнилостные бактерии в желудочно-кишечном тракте человека. Этому же способствует молочная кислота, которая снижает рН среды. Усваиваются молочнокислые продукты быстрее молока примерно в 3 раза.

Кисломолочные напитки имеют характерный  вкус и консистенцию, отвечающую вкусовым привычкам населения. Их отличительной особенностью является разнообразие микрофлоры заквасок. 
В соответствии с классификацией кисломолочные напитки условно можно подразделить на напитки, приготовляемые с использованием многокомпонентных заквасок мезофильных молочнокислых стрептококков, термофильных молочнокислых бактерий и ацидофильных палочек, а также напитки, вырабатываемые с использованием термофильных молочнокислых бактерий. Молочнокислые бактерии, используемые в закваске, определяют основные технологические факторы производства, а также вкус и консистенцию продукта.

Кисломолочные напитки можно классифицировать по основным признакам, следующим образом:

• по физико-химическим показателям: жирные (6; 4; 3,2%); маложирные (2,5; 1,5; 1%); нежирные, с нормальным или повышенным содержанием молочного белка;
• по консистенции: с нарушенным сгустком, с ненарушенным сгустком;
• по видам молочнокислых бактерий, используемых для закваски: приготовленные на многокомпонентных заквасках (мезофильные молочнокислые стрептококки, термофильные молочнокислые бактерии, ацидофильные палочки) и на естественной симбиотической закваске;
• по способу тепловой обработки: из пастеризованного и топленого молока;
• по способу сквашивания: выработанные термостатным (фасованные в мелкую тару) и резервуарным способами (в крупных емкостях).

3. Особенности производства кисломолочных продуктов

 

Кисломолочные продукты и напитка  – это продукты, получаемые цельного, обезжиренного, нормализованного молока или сливок путем внесения заквасок и создания условий для сквашивания  нормализованной смеси и получения сгустка.

Кисломолочные продукты обладают ценными  диетическими и лечебно-профилактическими  свойствами. Они содержат все составные  части молока, но в более усвояемой  форме.

В результате жизнедеятельности заквасочной  микрофлоры продукта образуются такие вещества, как молочная кислота, спирт, углекислый газ, антибиотики, витамины, которые благоприятно воздействуют на организм человека, нормализуют деятельность желудочно-кишечного тракта, препятствуют развитию патогенной микрофлоры, повышают иммунитет.

Ассортимент промышленно выпускаемых  кисломолочных напитков

• Кефир
• Биокефир
• Простокваша обыкновенная
• Простокваша Мечниковская
• Ацидофильная простокваша
• Ряженка
• Варенец
• Йогурт
• Биойогурт
• Снежок
• Кумыс
• Айран
• Мацун и др.

Существуют два способа получения  кисломолочных продуктов: резервуарный и термостатный.

Производство кисломолочных продуктов  резервуарным способом схематически изображено на рисунке 2.

Приёмка молока осуществляется согласно ГОСТу 1326488. Молоко охлаждают до 4°С с целью предотвращения развития микрофлоры и порчи молока. Резервирование молока не должно продолжаться более 8 часов. Перед очисткой молоко подогревают до 40…45°С. Нормализация молока по массовой доли жира осуществляется в потоке или смешением. Нормализованное молоко гомогенизируют с целью исключения отстоя жира, получения продукта с однородной консистенцией. Пастеризация проводится при температуре 90...95°С в течение 300 сек.

Пастеризованную нормализованную  смесь охлаждают до температуры  заквашивания. Заквашивание осуществляется специально подобранными заквасками из термофильных или мезофильных молочнокислых бактерий, бифидобактерий. В зависимости от вида продукта и закваски продолжительность сквашивания составляет 3…12 часов, температура сквашивания - 20…43°С. Для кефира, в состав которого входят дрожжи, необходимо созревание в течение 10-12 часов, в течение которых происходит формирование специфического вкуса продукта. Готовый продукт охлаждают и направляют на розлив.

Рисунок 2 – Схема производства кисломолочных продуктов резервуарным способом

Далее рассмотрим производство кисломолочных  продуктов термостатным способом.

Схема технологического процесса термостатным способом изображена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема технологического процесса термостатным способом

Молоко после пастеризации охлаждается  до температуры заквашивания, поступает  в резервуар вместе с закваской. Смесь тщательно перемешивается мешалкой 15-20 мин. и поступает на линию розлива. Время розлива  одного резервуара не должно превышать 30 мин. Разлитая и укупоренная заквашенная смесь поступает в термостатную камеру, температура воздуха в которой поддерживается на уровне температуры сквашивания определенного кисломолочного продукта⁵.

Окончание сквашивания определяется по кислотности и плотности сгустка.

Упакованный продукт поступает  в холодильную камеру с температурой 6…80С, где охлаждается при этой температуре. При необходимости  продукт здесь же и созревает.

Сравнение резервуарного и термостатного  способа производства.

Резервуарный способ более экономичен. Он исключает наличие больших площадей под термостатные и хладостатные камеры, снижается доля ручного труда, большая возможность автоматизировать и механизировать процесс.

При резервуарном способе увеличивается  съем продукции с 1 м кв. площади, сокращаются расходы на выработку готового продукта.

Но при резервуарном способе  процесс гомогенизации является обязательным, что подразумевает  большие энергозатраты. Гомогенизация  обязательна в виду того, что сквашивание  производится в больших емкостях и необходимо предотвратить отстой жира. Кроме того, гомогенизация позволяет несколько увеличить вязкость готового продукта, что важно, т.к. при данном способе производства продукт имеет нарушенную консистенцию из-за перекачивания сгустка насосами на розлив.

При термостатном способе производства процесс гомогенизации не требуется, готовый продукт имеет ровный плотный сгусток и однородную гомогенную консистенцию⁶.

4. Влияние отдельных операций на качество кисломолочных продуктов

 

Важнейшая роль в обеспечении качества и безопасности готовой молочной продукции принадлежит качеству исходного молока-сырья. На предприятиях молочной промышленности молоко принимают по ГОСТ Р 52054-2003 «Молоко натуральное коровье - сырьё».

Гомогенизация молока в производстве кисломолочных напитков способствует повышению прочности и улучшению консистенции белковых сгустков и исключению образования жировой пробки на поверхности продукта. Этот способ механической обработки служит для повышения дисперсности в них жировой фазы, что позволяет исключить отстаивание жира во время хранения молока, развитие окислительных процессов, дестабилизацию и подсбивание при интенсивном перемешивании и транспортировании⁷.

Диспергирование жировых шариков, то есть уменьшение их размеров и  равномерное распределение в молоке, достигается воздействием на молоко значительного внешнего усилия в специальных машинах - гомогенизаторах.

Эффективность гомогенизации молока определяется рабочим давлением, температурой и кислотностью молока. Увеличение давления гомогенизации приводит к уменьшению среднего диаметра и диапазона распределения по размерам жировых шариков молока. Понижение температуры приведёт к повышению вязкости молока и, как следствие, к образованию скоплений молочного жира и их отстаиванию. При повышении кислотности молока снижается эффективность гомогенизации, так как уменьшается стабильность белков и образуются белковые агломераты, затрудняющие диспергирование жировых шариков.

Важным фактором, влияющим на качество кисломолочных продуктов - является тепловая обработка. Во время тепловой обработки молока при определённых режимах происходит комплексообразование между казеином и сывороточными белками, что приводит к повышению гидрофильности казеина. Доля сывороточных белков в молоке составляет около 0,65%, основная часть из которых (0,4%) принадлежит в-лактоглобулину. Процесс тепловой денатурации в-лактоглобулина протекает в две стадии с различной энергией активации. В ходе первой происходит развертывание белковых частиц, а вторая заключается в агрегатировании частиц белка в результате формирования новых водородных связей.

Высокие температуры могут вызвать  нежелательные физико-химические изменения  белковой системы молока, углеводов, некоторых витаминов, приводящие к  нарушению его коллоидной стабильности, снижения биологической ценности, ухудшению вкуса и запаха. Поэтому при всех видах тепловой обработки стремятся максимально сохранить исходные свойства молока, его пищевую и биологическую ценность.