Производство кефира и ряженки

Биологическая ценность, история развития производства и классификация кисломолочных продуктов

Пищевая ценность кисломолочных продуктов определяется в основном содержанием в них белков, жиров, кальция, фосфора и витаминов А -каротина и В2.

Кисломолочные продукты имеют большую ценность с точки зрения физиологии питания, поскольку молочнокислые бактерии кроме сквашивания вызывают еще слабый распад белка. Таким образом, человеческому организму предлагается уже частично обработанный, легко усвояемый белок; доля свободных аминокислот повышается. Благодаря расщеплению и новому синтезу происходит перегруппировка витаминов, которая хорошо подходит к потребностям человека. Возникающая из лактозы молочная кислота способствует перистальтики кишечника и поглощению кальция; отмечается активизация обмена веществ. Многие люди, плохо переносящие обычное молоко, без всякого ущерба могут принимать сквашенные кисломолочные напитки. (Твердохлеб Г. В., 1991 г.)

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, также препятствует деятельности гнилостных микроорганизмов. По меньшей мере часть используемых микроорганизмов (например, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium) оказывает антибиотическое действие, поэтому изготовленные с их участием продукты можно успешна использовать при определенных нарушениях пищеварения. Кисломолочные продукты благоприятно действуют на нервную систему, дыхательные пути, возбуждают аппетит, обладают приятным, освежающим вкусом, используются при лечении малокровия, туберкулеза, желудочно-кишечного тракта. (Касторных М. С., 2003 г.)

Кисломолочные продукты занимают большое место в молочном питании и заслуженно пользуются признанием потребителей. (Бредихин, 2001 г.)

Кисломолочные продукты имеют многовековую историю. Еще когда в южных степях нынешней России кочевали племена скифов (задолго до начала нашего летоисчисления), был известен кумыс — кисломолочный напиток из кобыльего молока. Народы Индии, Рима, Греции, Закавказья уже в древности употребляли кисломолочные продукты, которые приготовляли из коровьего или овечьего молока. (Шалыгина А. М., 2004 г.)

Скотоводы, жившие при первобытнообщинном строе, однажды обнаружив, что скисшее молоко дольше хранится и имеет освежающий приятный вкус, стали употреблять его и скоро убедились, что оно нередко оказывает благоприятное влияние на организм. Недаром через века дошла до наших дней индийская поговорка: "пей кислое молоко и проживешь долго".

Так появился национальный кисломолочный напиток: простокваша и варенец в России, мацун — в Армении, мацони — в Грузии, чал — в Туркмении, курунга — в Северо-Восточной Азии, айран и кефир — на Северном Кавказе, кумыс — в Башкирии, Казахстане, Татарии, ряженка —:-:а Украине, лебен — в Египте, ягурт — в Болгарии, Греции, Турции, погребное молоко — в Норвегии и т. д.. (Пономарева,, 2000 г.)

Можно считать, что кисломолочные напитки были первыми проектами, приготовляемыми из молока.

Прошло много тысячелетий, прежде чем была обнаружена причина превращения молока в густой кисломолочный напиток.(Калинина, 2008 г.)

Если молоко вовремя не охладить или не прокипятить, оно может испортиться. Это происходит потому, что в молоке при комнатной температуре многие микробы находят благоприятные условия для своего развития. ( Степанов Л. И., 2003 г.)

При обработке свежего молока в промышленных условиях все— и разнообразные сложные машины, и температурный режим их работы, и тщательный лабораторный контроль — направлено на то, чтобы не допустить в молоке развития микроорганизмов и доставить его свежим потребителю.

Когда же готовят кисломолочные продукты, все изменяется: о микроорганизмах, конечно, полезных, заботятся, специально их выращивают, создают наилучшие условия для их развития.

Чем объясняется такое особое отношение к ним?

Сто лет назад французский ученый Луи Пастер обнаружил, что брожение, в частности молока, происходит под действием микроорганизмов. Вскоре удалось определить, что это молочнокислые бактерии — стрептококки и палочки, — а иногда и дрожжи. (Касторных М. С., 2003 г.)

Из сырого молока, оставленного при комнатной температуре, через некоторое время образуется простокваша. Пользуясь микроскопом, ученые установили, что хотя в таком продукте преобладают молочнокислые бактерии, но могут быть микробы, вызывающие заболевания и придающие продукту неприятный вкус. Тогда было решено выделить из кисломолочных продуктов полезные микроорганизмы и культивировать (растить) их. В результате появились так называемые чистые культуры молочнокислых бактерий, которые используются на предприятиях молочной промышленности при выработке кисломолочных продуктов. Уничтожив пастеризацией почти все микроорганизмы, содержащиеся в молоке, на заводе в него вносят чистые культуры бактерий для того, чтобы быстрее приготовить тот или иной кисломолочный продукт, улучшить его вкус и аромат, повысить усвояемость и диетические свойства. (Горбатова К. К., 2000 г.)

Молочнокислые стрептококки и палочки размножаются настолько энергично, конечно, при благоприятных условиях, что в 1 мл молока через 10—12 часов оказывается несколько миллиардов их. Как известно, под действием ферментов — веществ, выделяемых микроорганизмами, из молочного сахара, содержащегося в молоке, образуется молочная кислота. Она придает продуктам кислый вкус и воздействует на белок молока — казеин, который образует сгусток, характерный для многих кисломолочных продуктов. Интересно, что молочная кислота — продукт жизнедеятельности молочнокислых бактерий — накапливаясь, начинает действовать на них угнетающе и они постепенно вымирают. (Оноприйко А. В., 2004г.)

Кисломолочные продукты в зависимости от молочнокислых бактерий, которые в них размножаются, довольно резко различаются между собой.

Одни кисломолочные продукты (простокваша, варенец) готовят из молока, добавляя в него закваски молочнокислых бактерий, при выработке других кисломолочных продуктов (кефир, кумыс, курунга), кроме молочнокислых бактерий, вносят молочные дрожжи.

Из молока же, используя полезные микроорганизмы, приготовляют творог. Из сливок путем сквашивания их заквасками молочнокислых бактерий получают сметану.

В приготовлении кисломолочных продуктов наиболее важное - подбор культур молочнокислых бактерий.

Молочнокислые бактерии бывают в виде палочек или шариков, сцепленных по двое цепочкой.

Шарообразные молочнокислые бактерии носят название молочнокислых стрептококков. В отличие от молочнокислых палочек они размножаются при более низких температурах (лучшая температура для их развития около 30° С) и образуют более нежный и менее кислый сгусток, чем палочки.

Молочнокислые палочки размножаются примерно при 40—45° С, образуя плотный сгусток с выраженным кислым вкусом. Таким образом, сквашивая молоко теми или иными культурами молочнокислых бактерий, получают продукты различного вкуса и консистенции.(Горбатова, 2000 г.)

Разные кисломолочные кисломолочные продукты неодинаково воздействуют на человеческий организм, наиболее полезными считаются такие, в которых находятся так называемые молочнокислые ацидофильные палочки.

В настоящее время существуют специальные лаборатории, которые готовят чистые культуры сухих заквасок для выработки кисломолочных продуктов.

В жидких заквасках жизнеспособность бактерии сохраняется в течение 6-7 дней, а в сухих – 3 – 4 месяца. (Гусева Л. Б., 2004 г.)

Ассортимент кисломолочных напитков в нашей стране весьма разнообразен. Общим в технологии всех кисломолочных напитков является сквашивание подготовленного молока заквасками и при необходимости созревание продукта. Специфика производства отдельных видов напитков состоит в использовании заквасок разного состава, температурными режимами некоторых технологических операций, внесением наполнителей.

Наиболее распространенными в нашей стране кисломолочными напитками являются кефир, простокваша, ряженка, йогурт. На эти продукты разработана серия национальных стандартов России. (Шепелев А. Ф., 2001 г.)

Классификация кисломолочных напитков:

1.по виду брожения:

- продукты, в которых протекает только молочно-кислое брожение (сметана, йогурт и т.д.)

- смешанное брожение (кумыс, айран)

2. по массовой доле жира:

-обезжиренные;

- нежирные;

- маложирные;

-классические;

- жирные;

- высокожирные.

3. по виду сырья (молоко, сливки, сухие молочные продукты)

4. по способу производства:

-термостатный;

- резервуарный.

Требования к качеству молока – сырья и кисломолочных продуктов

На молоко натуральное коровье – сырье, производимое внутри страны и ввозимое на территорию России (для дальнейшей переработки в установленном ассортименте, в том числе получение продуктов детского и диетического питания) в настоящее время распространен ГОСТ Р 52054-2003 "Молоко натуральное коровье – сырье". Молоко из цистерн поступает в вертикальный резервуар ОХЕ – 50 вместимостью 50т, после чего молока направляют в аппаратный цех.

При производстве молочных продуктов на проектируемом предприятии применяются различные технологические процессы, каждый из которых несет за собой определенную смысловую нагрузку, то есть при выработке определенного продукта эти процессы позволяют добиться определенных характеристик, свойственных конкретно этому виду продукта.

Малейшее отклонение от режимов этих процессов могут привести к нежелательным характеристикам продукта и даже к порче на стадии производства. (Бредихин С. А., 2001 г.)

Органолептические, физико-химические и микробиологические показатели молока – сырья в соответствии с требованиями ГОСТ и Сан ПиН даны в таблице 1.

Таблица 1 Требования к качеству молока – сырья. Характеристика и норма.

Показатели Высший сорт Первый сорт Второй сорт Не сортовое молоко
Консистенция Однородная жидкость без осадка и хлопьев. Замороженное не допускается. Наличие хлопьев белка, механических примесей.
Запах и вкус Чистые, без посторонних запахов и привкусов, не свойственных свежему натуральному молоку. Для второго сорта в зимне-осенний период допускается слабовыраженный кормовой привкус и запах. Выраженный кормовой привкус и запах.
Цвет От белого до светло-кремового Кремовый от светло-серого до серого
Кислотность, 0Т 16-18 16-18 16-20,99 Менее 15,99

более 21

Группа чистоты, не ниже I I II III
Плотность, кг/м3 не менее 1028 1027 1027 Менее 1026,99
Температура замерзания, *С Не выше

-0,52

Не выше

-0,52

Не выше

-0,52

Не выше

-0,52

КМАФАнМ, КОЕ/см3(г), не более 1*105 5*105 4*106 -
Патогенные микроорганизмы в т. ч. Сальмонеллы в 25г. продукта Не допускается -
Сомотические клетки в 1см3 не более 2*105 1*105 1*105 -

* - может использоваться взамен определения плотности молока.

КМАФАнМ – количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов.

КОЕ – количество колониеобразующих единиц.(ГОСТ Р 52054-2003)

Требования к качеству кисломолочных напитков

Ряженка.

Ряженка изготавливается путём сквашивания топлёного молока чистыми культурами термофильных молочнокислых стрептококков с добавлением или без добавления болгарской палочки, общее содержание которых в конце срока годности составляет не менее 107 КОЕ/г, без добавления немолочных компонентов. Ряженка вырабатывается согласно ГОСТу Р 52094 – 2003.

Таблица 2 Органолептические показатели.

Показатель Характеристика
Внешний вид и консистенция Однородная консистенция с нарушенным сгустком при резервуарном способе
Вкус и запах Чистые, молочнокислые, без посторонних привкусов и запахов. Выраженный вкус топлёного молока
Цвет Молочный белый цвет с желтоватым оттенком

Таблица 3 Физико-химические показатели.

Показатель Норма для продукта
массовая доля жира, не менее, % 2,7
массовая доля белка, % не менее 2,6
кислотность, в пределах, ºТ 80 - 110
Температура продукта при выходе с предприятия 4+2

Кефир.

Вырабатывается по ГОСТУ 52093 – 2003. Это кисломолочный напиток, вырабатываемый сквашиванием молока закваской, приготовленной на кефирных грибках. Диетические и лечебные свойства кефира оказывают благотворное воздействие на организм человека.

Таблица 4 Органолептические показатели.

Показатель Характеристика
Вкус и запах Кисломолочный, освежающий, слегка острый вкус.
Консистенция Однородная, с нарушенным сгустком при резервуарном способе производства. Допускается газообразование в виде отдельных глазков, вызванных нормальной микрофлорой.
Цвет Молочно - белый, слегка кремовый.

Таблица 5 Физико – химические показатели.

Показатель Характеристика
м.д.ж., не менее,% 2,5
Белок, не менее, % 3
Углеводы, % 4
Энергетическая ценность, Ккал. 30
КОЕ в 1г продукта, не менее 104
Температура продукта при выпуске с предприятия 4+2

Срок реализации кефира 84 часа с момента окончания технологического процесса. (ГОСТ 52093 – 2003)

Сметана

Выпускаемая на предприятии, нормируется ГОСТом 52092- 2003 "Сметана". Сметана готовится из сливок, коровьего молока и предназначена для непосредственного использования в пищу.

Таблица 6 Органолептические показатели для сметаны

Показатель Характеристика
Внешний вид и консистенция Однородная густая масса с глянцевой поверхностью
Вкус и запах Чистые, кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов. Для продуктов из рекомбинированных сливок допускается привкус топленого молока.
Цвет Белый, с кремовым оттенком, равномерный по всей массе.

Количество молочнокислых микроорганизмов (КОЕ) в 1 грамме продукта в течении срока годности должно быть не менее, чем 107 .

Таблица 7 Физико-химические показатели сметаны

Показатель Норма для продукта
нежирная маложирная классическая жирная высокожирная
М.д. белка, %, не менее 3 2.8 2,6 2,4 2,2
Титруемая кислотность, 0Т, не более 60-90 60-100
Температура продукта при выпуске с предприятия 4+2 °С

Снежок.

Снежок вырабатывается из обезжиренного или нормализованного пастеризованного молока с повышенным содержанием сухих обезжиренных веществ молока, сквашенного смесью чистых культур термофильного молочнокислого стрептококка и болгарской палочки, с добавлением ароматизаторов и пищевых добавок. При производстве предусмотрено добавление бифидобактерий или ацидофильной палочки.

Таблица 8 Органолептические показатели.

Показатель Характеристика
Внешний вид и консистенция вязкая, без газообразования. Допускается незначительное отделение сыворотки на поверхности (не более 3% по объему).
Вкус и запах Снежок должен иметь чистые кисломолочные вкус и запах, не иметь посторонних привкусов и запахов.
Цвет Молочный белый цвет, равномерный по всей массе.

Таблица 9 Физико-химические показатели.

Показателя Норма для продукта
Кислотность, ºТ, не более 80-100
Температура при выпуске с предприятия, ºС 4±2

Технология производства кисломолочных продуктов

Кисломолочные продукты вырабатывают термостатным и резервуарным способами. (Твердохлеб Г. В., 1991 г.)

Резервуарный способ. Технологический процесс производства напитков резервуарным способом состоит из следующих технологических операций: приемка и подготовки сырья, качественная оценка, нормализации, гомогенизации, пастеризации и охлаждения, заквашивания, сквашивания в специальных емкостях, охлаждения сгустка, созревания сгустка (кефир, кумыс), фасования.

Для производства кисломолочных напитков используют молоко не ниже второго сорта, кислотностью не более 19 °Т, плотностью не менее 1027 кг/м3. Сухое молоко предварительно восстанавливают. Обезжиренное молоко, пахта, сливки, сгущенное и сухое молоко, казеинат натрия, плодово-ягодные и овощные наполнители должны быть доброкачественными, без посторонних привкусов и запахов и пороков консистенции.

Кисломолочные напитки вырабатывают с различной массовой долей жира, поэтому исходное молоко нормализуют до требуемой массовой доли жира. Нормализация молока осуществляется в потоке на сепараторах-нормализаторах или смешением. Некоторые продукты вырабатывают из обезжиренного молока. При нормализации сырья смешением массу продуктов для смешения рассчитывают по формулам материального баланса или определяют по рецептуре.

Схема технологической линии производства кисломолочных напитков резервуарным способом представлена на рисунке 1.

Схема технологической линии производства кисломолочных напитков резервуарным способом

Рис. 1. Схема технологической линии производства кисломолочных напитков резервуарным способом: 1 —установка для растворения сухого молока; 2 —емкость для нормализованной смеси; 3 —центробежный насос; 4—балансировочный бачок; 5— пастеризационно-охладительная установка; 6—центробежный молокоочиститель; 7—гомогенизатор; 8—выдержшатель; 9, 14 —емкости для кисломолочных напитков; 10—заквасочник; 11 — насос-дозатор; 12 —винтовой насос; 13—пластинчатый охладитель. (Бредихин С. А., 2001 г.)

Нормализованную смесь подвергают тепловой обработке. В результате пастеризации уничтожаются микроорганизмы в молоке и создаются условия, благоприятные для развития микрофлоры закваски. Пастеризуют нормализованную смесь при температуре 92 ± 2 оС с выдержкой 2...8 мин или при температуре 85...87 оС с выдержкой 10...15 мин; возможна УВТ-обработка при 102±2 °С без выдержки. Для производства ряженки смесь пастеризуют при 95...98 °С с выдержкой 2...3 ч. Высокие температуры пастеризации вызывают денатурацию сывороточных белков, при этом повышаются гидратационные свойства казеина. Это способствует образованию более плотного сгустка, который хорошо удерживает влагу, что, в свою очередь, препятствует отделению сыворотки при хранении кисломолочных напитков.

Тепловая обработка смеси обычно сочетается с гомогенизацией при температуре 60...65 оС и давлении 15... 17,5 МПа.

После пастеризации и гомогенизации смесь охлаждается до температуры заквашивания, после чего она поступает в емкость для заквашивания. В охлажденную смесь вносят закваску, масса которой обычно составляет 5 %массы заквашиваемой смеси. Используют закваски прямого внесения.

Сквашивание смеси проводят при температуре заквашивания. Во время сквашивания происходит размножение микрофлоры закваски, нарастает кислотность, коагулирует казеин и образуется сгусток. Об окончании сквашивания судят по образованию достаточно плотного сгустка и достижению определенной кислотности.

После окончания сквашивания продукт немедленно охлаждают.

Кефир, вырабатываемый с созреванием, после сквашивания охлаждается до 14...16 °С и при этой температуре созревает. Продолжительность созревания кефира не менее 10... 12 ч. Во время созревания активизируются дрожжи, происходит спиртовое брожение, в результате чего в продукте образуются спирт, диоксид углерода и другие вещества, придающие этому продукту специфические свойства. При производстве фруктового кефира наполнители вносят после созревания перед фасованием.

Кисломолочные напитки фасуют в термосвариваемые пакеты, коробки, стаканчики и др.

Термостатный способ. Технологический процесс производства кисломолочных напитков термостатным способом состоит из тех же технологических операций, что и при производстве резервуарным способом, осуществляемых в такой последовательности: подготовка сырья, нормализация, пастеризация, гомогенизация, охлаждение до температуры заквашивания, заквашивание, фасование, сквашивание в термостатных камерах, охлаждение сгустка, созревание сгустка (кефир, кумыс).

Схема технологической линии производства кисломолочных напитков термостатным способом представлена на рисунке 2.

Схема технологической линии производства кисломолочных напитков термостатным способом

Рис. 2. Схема технологической линии производства кисломолочных напитков термостатным способом: 1 —емкость для сырого молока; 2 —насос; 3 —балансировочный бачок; 4 –пастеризационно- охладительная установка; 5—пульт управления; 6—возвратный клапан; 7— сепаратор-нормализатор; 8 —гомогенизатор; 9 —емкость для выдерживания молока; 10—емкость для заквашивания молока; 11 – машина для фасования молока; 12 —термостатная камера; 13 —холодильная камера; 14 —камера хранения готовой продукции. (Бредихин С. А., 2001 г.)

Приемку и подготовку сырья, нормализацию, тепловую обработку, гомогенизацию нормализованной смеси и ее охлаждение до температуры заквашивания выполняют так же, как и при резервуарном способе производства. Далее нормализованную смесь заквашивают в емкости. После заквашивания смесь фасуют в потребительскую тару и направляют в термостатную камеру, где поддерживается температура, благоприятная для развития микрофлоры закваски. Об окончании сквашивания судят по кислотности и плотности сгустка. После окончания сквашивания продукт направляют в холодильную камеру для охлаждения, а кефир — и для созревания.

Резервуарный способ производства кисломолочных напитков по сравнению с термостатным имеет ряд преимуществ. Во-первых, этот способ позволяет уменьшить производственные площади за счет ликвидации громоздких термостатных камер. При этом увеличивается съем продукции с 1 м2 производственной площади и снижается расход теплоты и холода. Во-вторых, он позволяет осуществить более полную механизацию и автоматизацию технологического процесса, сократить затраты ручного труда на 25 % и повысить производительность труда на 35 %.

Пороки кисломолочных продуктов

Пороки кисломолочных продуктов возникают в результате использования недоброкачественного сырья, действия бактериальных заквасок при нарушении технологических режимов производства или несоблюдении условий охлаждения и хранения готовых продуктов.

Пороки вкуса и запаха. Невыраженный (пресный) вкус – обуславливается пониженной кислотностью, слабым ароматом и недостаточной плотностью сгустка. Такой порок появляется при использовании недоброкачественной закваски (слабое кислотообразование) или при слишком низких температурах сквашивания.

Кормовые привкусы, перешедшие из молока в кисломолочные продукты (полынный, силосный). Аммиачный и хлебный привкусы появляются в том случае, когда молоко длительное время находится в плохо вентилируемом скотном дворе.

Горький вкус может появиться в результате развития пептонизирующих бактерий в случае длительного (до двух суток) хранения сырого молока при пониженных температурах, а также у творога при добавлении излишних доз пепсина.

Металлический привкус появляется в продуктах при хранении их длительное время в плохо луженной посуде.

Излишне кислый вкус обнаруживается в результате запоздалого охлаждения после сквашивания или вследствие продолжительного времени самого сквашивания, а также при хранении в условиях недопустимо высоких температур.

Уксуснокислый и маслянокислый вкус зависят от деятельности соответствующей посторонней микрофлоры, попавшей в молоко или закваску.

Салистый привкус у сметаны может появиться в результате окислительных процессов жира при длительном хранении или попадании прямых солнечных лучей на поверхность сметаны. (Касторных М. С., 2003 г.)

Пороки консистенции

Дряблый сгусток – результат использования заквасок с ослабленными культурами или выдержки продукта при низких температурах, а также нарушения температурного режима пастеризации (при низких температурах и без выдержки).

Тягучая консистенция образуется при значительном преобладании в закваске слизистых рас молочнокислых бактерий.

Выделение сыворотки – основной порок кисломолочных продуктов, вырабатываемых резервуарным способом, - является следствием неудовлетворительного качества сырья (низкое содержание сухих веществ), отклонений от нормального режима гомогенизации и пастеризации молока при переквашивании продукта.

Вспученная консистенция вызывается заражением закваски газообразующими видами бактерий, а также появляется при пониженных температурах сквашивания. (Шепелев А. Ф., 2001 г.)