- Мікробіологія заквасок
- Термостатний та резервуарний способи виробництва кисломолочних продуктів
Кисломолочні напої – це кисломолочні продукти рідкої або напіврідкої консистенції, отримані сквашуванням (ферментацією) молочної суміші спеціальними мікроорганізмами, які входять до складу заквасок або заквашувальних препаратів. Кисломолочні напої можуть вироблятися з внесенням харчових добавок, цукру або інших підсолоджувачів, плодів, ягід, овочів, злаків або продуктів їх переробки.
Кисломолочні напої містять корисні речовини у легкозасвоюваній формі, адже в процесі життєдіяльності заквасочної мікрофлори білки частково розщеплюються до пептонів та інших простих речовин, із лактози утворюється молочна кислота, в продуктах накопичуються вітаміни, ферменти, антибіотичні сполуки» Молочна кислота надає продукту слабокислого освіжаючого смаку, покращує засвоєння напоїв, підвищує використання кальцію, інгібує ріст патогенної мікрофлори, має антиоксидантні властивості, діє як консервант. Перевагою кисломолочних напоїв є нижчий порівняно з молоком вміст лактози.
Кисломолочні напої містять "живу" корисну мікрофлору.
В останні роки зросла популярність кисломолочних напоїв, що містять мікроорганізми-пробіотики (біфідобактерії, ацидофільні молочнокислі палички та ін.), які є представниками нормальної кишечної флори людини.
На думку деяких закордонних та вітчизняних вчених, застосування кисломолочних продуктів з пробіотиками дозволить не тільки зберегти здоров’я людини, але у певній мірі замінити ліки. Згідно з міжнародними стандартами, молочні продукти, які містять не менше 1 мільйона пробіотичних молочнокислих бактерій у грамі, можуть продаватися з поміткою на упаковці "біо" і відноситися до розряду "health food" – здорова їжа.
Згідно з Національним стандартом України, біопродукти – це молочні продукти, які містять пробіотики в кількості не менше 107 КУО в грамі, корисна дія заквасочних пробіотичних культур на організм споживача має бути підтверджена клінічними дсюліджениями. Біопродукти (або пробіопродукти) дозволяють відновити природні захисні властивості мікрофлори шлунково-кишкового тракту, знижують рівень холестерину, гальмують процеси старіння організму.
Лікувальний і профілактичний ефект кисломолочних напоїв можна посилити використанням пребіотиків.
Пребіотики – це харчові неперетравні добавки, які поліпшують здоров’я споживача стимулюванням росту та активності корисної мікрофлори кишечнику. За хімічною природою пребіотики поділяють на вуглеводи (лактулоза, інулін, пектин, харчові волокна тощо), білки (глікопептиди, лактоглобуліни) вітаміни та їх похідні Продукти, які містять пребіотичні речовини, відносять до функціональних продуктів, придатних для оздоровчо-лікувальних цілей. У молочній промисловості на сьогоднішній день найбільш поширена лактулоза. Лактулоза – дисахарид, молекула якого складається з молекул галактози і фруктози, з’єднаних глкжозидним зв’язком; ступінь її солодкості по відношенню до цукрози 0,55. Для харчових цілей лактулоза виготовляється у вигляді сиропу з концентрацією сухих речовин 55 %.
Асортимент кисломолочних напоїв на Україні досить різноманітний. Умовно їх можна класифікувати за такими ознаками:
- спосіб виробництва: виготовлені резервуарним чи термостатним способом;
- консистенція готового продукту: з порушеним та непорушеним згустком;
- хімічні показники: жирні, маложирні і нежирні; продукти з підвищеною масою часткою сухих знежирених речовин молока; продукти з додаванням цукру або підсолоджувачів, плодово-ягідних і злакових наповнювачів; збагачені вітамінами, мікроелементами та іншими біологічно-активними речовинами;
- вихідна сировина: продукти з незбираного і знежиреного молока, маслянки, сироватки;
- види заквасок: продукти приготовлені сквашуванням окремими чистими бактеріальними культурами або їх симбіотичними композиціями на основі лакто- та біфідобактерій, дріжджів.
До жирних кисломолочних напоїв відносять готові продукти з масовою часткою жиру 10,8,6,4 і 3,2 %; до маложирних відповідно 2,5; 1,5 і 1 %; до нежирних – продукти із знежиреного молока. До продуктів з підвищеною масовою часткою сухих речовин молока (11,0-18,5 %) відносять йогурти, кефір особливий тощо.
За характером сквашування кисломолочні напої поділяють на дві групи: отримані в результаті тільки молочнокислого бродіння (йогурт; ацидофільне молоко тощо); отримані в результаті змішаного молочнокислого і спиртового бродіння (кефір, ацидофілія тощо).
Класифікувати кисломолочні напої можна за термінами придатності до споживання і корисним властивостям на такі три групи;
- свіжі кисломолочні напої з короткими термінами придатності до споживання;
- свіжі кисломолочні напої з подовженим терміном придатності до споживання;
- термізовані кисломолочні напої.
Мікробіологія завасок
Закваски (або заквашувальні препарати) – це одно- або багатокомпонентні комбінації мікроорганізмів, що використовуються для сквашування молочної сировини під час виробництва кисломолочних продуктів.
Якість і біологічна цінність кисломолочних продуктів залежить від виду та складу мікрофлори бактеріальних заквасок.
Склад мікрофлори заквасок
До складу заквасок для виробництва незбираномолочних продуктів входять такі основні групи мікроорганізмів: молочнокислі бактерії, біфідобактерії, а також в окремих випадках – оцтовокислі, проліоновокислі бактерії, дріжджі,
Заквасочні культури можна поділити залежно від оптимальної температури розвитку на: мезофільні мікроорганізми, оптимальна температура розвитку яких складає 20-30 °С, та термофільні мікроорганізми, оптимальна температура росту – 40-45 °С.
- молочно-кислий стрептокок ( мезофільні – 30-350С і гранична кислотність 100-1200Т, Lactococcus. lactis subspecies lactis, Lac. lactis subsp. cremoris. Термофільні – 40-450С і 110-1200Т Streptococcus salibarus subsp. thermophilus).
- ароматоутворюючі бактерії ( Lac. diacetylactis subsp. lactis biovar diacetylactis 250C, гранична кислотність 90-1000С; Leuconostoc. mesenteroides subsp. cremoris та Leu. mesenteroides subsp. mesenteroides - 18-250С, 40-700Т)
- болгарська паличка ( Lactobriumacte delbrueckii subsp. bulgaricum – 40-450С, 200-3000С)
- ацидофільна паличка ( Lactobacterium acidophilum – 37-380С, 180-3000Т – продукує антибіотики ацидофілін та лактоцидин. Розрізняють : слизисті раси, що здатні утворювати тягучий і слизистий згусток та неслизисті раси, що утворюють рівний згусток)
- оцтовокислі бактерії ( Acetobacter aceti – 25-300С)
- молочні дріжджі ( Saccharomyces lactis 25-300С, рН 3-9)
- кефірні грибки ( симбіотична закваска, яка містить МК стрептококи і палочки, оцтовокислі і ароматоутворюючі бактерії і дріжджі, 18-220С, 95-1100С).
Лікувально-профілактичних властивостей надають кисломолочним продуктам закваски, що містять біфідобактерії. Ці мікроорганізми синтезують вітаміни, незамінні амінокислоти, мають здатність руйнувати канцерогенні речовини.
Біфідобактерії- це облігатна і домінуюча частина кишкової мікрофлори здорової людини, вони виявляють антагоністичну активність по відношенню до патогенних і умовно-патогенних мікроорганізмів кишечнику. В закваски для молочних продуктів включають: Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium adolescentіs, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium infontis та інші. Зразу після виділення біфідобактерії-анаероби, але в процесі культивування набувають здатності розвиватися у присутності кисню. Оптимальна температура росту 37 °С. Сприятливим для розвитку є рН середовища 6..7; при рН нижче 5,5 їх ріст гальмується.
Більшість штамів біфідобакгерій не сквашують молоко або сквашують через 4 доби, адже молоко не є природним середовищем їх мешкання. При додаванні у молоко ростових речовин; дрівджовот автолізату, кукурудзяного екстракту, гщролшшного молока – відмічається підвищення біохімічної активності біфідобакгерій. В процесі йс культивування набувається здатність сквашувати стерильне молоко у пробірках через 24…36 годин, а при внесенні 5… 10 % закваски молоко утворює згусток через 8… 12 годин, а гранична їх кислотність досягає 120… 130 °Т.
Основними продуктами метаболізму біфідобакгерій при бродінні глюкози є оцтова і молочна кислоти, невелика кількість мурашиної та янтарної кислот. Деякі штами продукують ферменти, полісахариди з різними властивостями і складом.
При виробництві функціональних продуктів для заквашування використовують спеціальну мікрофлору: її називають пробіотичною. Пробіотики - це живі мікроорганізми, які забезпечують корисну дію на організм споживача, нормалізуючи склад та функції мікрофлори шлунково-кишкового тракту. До пробіотичних культур відносять різні види лакто- і біфідобакіерій: Lactobacterium acidophilum, Lactobacterium casei, Lactobacterium plantarum, Bifidobacterium bifidum та інші. Оздоровчий ефект про біотичних культур полягає у нормалізації мікрофлори шлунково-кишкового тракту людини, усуненні дисбактеріозів, підвищенні імунітету, зменшенні негативної дії антибіотиків, зниженні рівня холестерину в крові та ризику онкозахворювань, підвищенні антистресового фактора.
Із рідких і сухих заквасок на підприємстві готують лабораторну (материнську) закваску. Лабораторну закваску використовують для приготування виробничої закваски. Лабораторну закваску можна готувати на незбираному або знежиреному молоці, яке стерилізують (допускається кипіння протягом 5..10 хвилин). Стерилізацію проводять, як правило, в автоклавах при температурі 121 ± 2 °С і тиску 0,1 МПа. Тривалість витримки молока при вказаній температурі для пляшок або колб по 0,5… 1,0 л 5-10 хвилин. Після теплової обробки молоко охолоджують до температури сквашування, яка залежить від виду закваски. В асептичних умовах в молоко вносять вміст флаконів з рідкою або сухою культурою. Заквашене молоко витримують у термостатах при температурі, оптимальній для розвитку мікроорганізмів.
Після утворення згустку його охолоджують і зберігають при температурі 4..6 °С.
Готова лабораторна закваска використовується для приготування виробничої закваски або, в деяких випадках, безпосередньо у виробництві.
Виробничу закваску готують на стерилізованому або пастеризованому молоці. При приготуванні виробничої закваски у спеціальних заквасочниках або ваннах довготривалої пастеризації молоко пастеризують при температурі 92…95 °С з витримкою 20…30 хвилин. Рекомендується набирати в ємність гаряче молоко після пастеризації. Під час витримки молока при заданій температурі пастеризації необхідно перемішувати його для рівномірного прогріву. Температура стерилізації молока складає 121±2 °С, тиск 0,1 МПа, тривалість витримки залежить від об’єму ємності: для бідонів по 3…5 л – 10…15 хвилин; по 10 л – 15…20 хвилин; по 20 л – 20…30 хвилин. Температуру охолодження і сквашування встановлюють залежно від виду закваски. Вносять від 1 до 5% лабораторної закваски. Після внесення лабораторної закваски молоко перемішують і лишають для сквашування, як правило, у термостатних камерах. Згусток утворюється через 4… 12 годин. Далі його охолоджують до температури 3….50С і зберігають у холодильній камері. Закваска повинна мати міцний однорідний згусток без виділення сироватки, смак і аромат – чисті, кисломолочні, властиві даному виду закваски. Кислотність виробничої закваски, приготованої на лактококах – не вище 80-1000Т, на лактобактеріях – не вище 100-1400Т.
Для отримання кефірної закваски молоко пастеризують при температурі 92…95 °С, витримують 20…30 хвилин, охолоджують до 18…20 °С літом і 20…22 °С зимою. У підготовлене молоко вносять кефірні грибки із розрахунку 1 частина на 30…50 частин молока. Закваску перемішують і лишають для сквашування. Через 20.-24 години закваску перемішують і проціджують через стерильне металічне сито у чисту ємність. Грибки, що лишилися на ситі, використають для приготування нової порції кефірної закваски, для чого їх переносять у підготовлене молоко. По мірі росту грибків 1…2 рази на тиждень їх відділяють так, щоб співвідношення між кефірними грибками і молоком лишалось постійним 1:30….1:50.
Грибкову закваску використовують для виробництва кефіру або виробничої кефірної закваски.
Для отримання виробничої кефірної закваски в пастеризоване охолоджене молоко при температурі 20-22 °С вносять 1-3 % грибкової закваски. Молоко сквашують протягом 10-12 годин, витримують 5-7 годин для покрашення смаку і охолоджують до 3-5 °С.
2. Термостатний та резервуарний способи виробництва кисломолочних продуктів
Виробництво кисломолочних напоїв здійснюється двома способами: резервуарним і термостатним.
Резервуарний спосіб – це спосіб, під час якого сквашування молока та визрівання кисломолочних напоїв відбувається у резервуарах з подальшим фасуванням у споживчу тару.
Під час термостатного способу сквашування молока та визрівання кисломолочних напоїв відбувається в спеціальних камерах у споживчій тарі.
Термостатний спосіб виробництва кисломолочних напоїв відомий досить давно, головна його перевага – отримана продукція має традиційну непорушну консистенцію.
Впровадження резервуарного способу виробництва має ряд переваг: зменшуються затрати ручної праці, для виробництва напоїв не потрібні термостатні камери, а значить, зменшуються виробничі площі. Але недоліком цього способу вважають отримання продукту з порушеним згустком і в міру рідкою консистенцією.
Виробництво кефіру
Кефір – це продукт змішаного молочнокислого та спиртового бродіння, який виробляють сквашуванням молока кефірними грибками, симбіотичною кефірною закваскою або заквашувальним препаратом. Характерною ознакою кефіру є вміст дріжджів не менше ИР КУО в 1 грамі продукту.
Асортимент кефіру досить широкий. Випускають кефір з масовою часткою жиру 3,2 ; 2,5; 1,0 % жиру та знежирений, вітамінізований з вітаміном С, кефір фруктовий, біокефір.
Традиційна технологія кефіру
Кефір виготовляють резервуарним і термостатним способами.
Кефір має однорідну, з порушеним згустком консистецдію при резер-вуарному способі виробнишва; з непорушеним – при термостатному способі. Допускається газоутворення у вигляді окремих очок, пов’язане з розвитком нормальної мікрофлори. На поверхні кефіру допускається не більше 2 % від об’єму продукту сироватки, що виділилася. Смак і запах кефіру кисломолочний, освіжаючий, злегка гострий. Колір молочно-білий, злегка кремовий.
Молоко нормалізують за масовою часткою жиру таким чином, щоб масова частка жиру у готовому продукті була не менше масової частки жиру, передбаченої стандартом. Для цього до незбираного молока додають знежирене молоко або маслянку. Можна проводити нормалізацію у потоці на сепараторах-нормалізаторах. Нормалізацію суміші по масовій частці сухих речовин проводять шляхом додавання сухого знежиреного молока. Допускається виготовляти кефіри всіх видів із повністю відновленого молока.
Після нормалізації контролюють масову частку жиру і густину суміші. Густина суміші перед заквашуванням має становити: для кефіру 1 %-ної жирності – 1029 кг/м3; кефіру 2,5 % і 3,2-ної % жирності -1028 кг/м3,
Нормалізовану суміш направляють на теплову і механічну обробку, підігрівають до 45 °С, очищають на відцентрових молокоочищувачах, Очищену суміш гомогенізують при температурах від 65 до 85 °С. Очищену гомогенізовану суміш пастеризують при температурі 92,..94 °С з витримкою від 5 до 10 хвилин або 85…87 °С з витримкою від 10 до 15 хвилин, допускається витримка молока при цих температурах від 30 до 40 хвилин.
При термостатному способі нормалізовану, гомогенізовану, пастеризовану суміш охолоджують до температури від 18 до 21 °С літом та від 22 до 25 °С зимою, заквашують, ретельно перемішують і направляють на фасування. Розлив одного резервуара заквашеної суміші має тривати не більше 40 хвилин, щоб попередити утворення пластівців сквашеного молока. Заквашену суміш розливають при перемішуванні, аби уникнути осідання закваски.
Розфасовану у тару суміш направляють у термостатну камеру для сквашування. Температуру в камері встановлюють від 28 до 21 °С літом і від 23 до 25 °С зимою. Процес сквашування триває від 8 до 12 годин. Кінець сквашування визначають за показниками кислотності, які становлять від 75 до 80 °Т або 4,85-4,75 одиниць рН.
Після закінчення сквашування молочний згусток направляють в холодильну камеру, де він поступово охолоджується до температури 6 °С, визріває від 8 до І 3 годин, після чого технологічний процес вважається завершеним і продукт готовий до реалізації.
Кефір зберігають при температурі (6 ± 2)0 С не більше 36 годин з моменту закінчення технологічного процесу в тому чисті на підприємстві-виготовлювачі – не більше 18 годин.
Йогурт – це кисломолочний продукт із підвищеним вмістом сухих речовин, який виробляють сквашуванням молока культурами видів Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus, Streptococcus salivarius subsp. thermophilus.
Традиційна технологія йогурту. Виробництю йогурту здійснюється резервуарним і термостатним способами.
Резервуарний спосіб виробництва. Нормалізовану суміш складають на підставі рецептур із незбираного і знежиреного молока» вершків, сухого знежиреного або незбираного молока, цукру
Нормалізовану суміш очищають, гомогенізують, пастеризують так, як передбачено загальною схемою виробництва кисломолочних напоїв.Суміш охолоджують до температури 40,..45 °С і направляють у резервуар для кисломолочних продуктів. Вносять 3…5 % закваски, приготовленої на болгарській паличці і термофільних стрептококах. Молоко сквашують при температурі 40,..45 °С протягом 3…4 годин до утворення згустку кислотністю 80 °Т. Готовий згусток поступово охолоджують до температури 20 °С в резервуарі при одночасному перемішуванні. Готовий продукт фасують. При виробництві йогуртів з наповнювачами їх вносять в охолоджений згусток, перемішують і фасують.
Термостатний спосіб виробництва. Заквашену суміш фасують у дрібну тару Сквашування проводять у термостатній камері при температурі 40…45 °С, тривалість сквашування 3…4 години. Готовий згусток має кислотність 70…80 °Т. Продукт охолоджують до температури 4..6 °С. При виробництві плодово-ягідного йогурту наповнювачі вносять у молочну суміш при заквашуванні зразу після внесення закваски, ретельно перемішують і направляють на фасування. Щоб уникнути утворення пластівців згустку, тривалість фасування не має перевищувати 30…40 хвилин.
Йогурт, виготовлений за традиційною технологією, зберігається при температурі 4…6 °С протягом 36 годин, в тому числі на підприємстві-виготовлювачі – не більше 18 годин.
(DVS-культури – закваски прямого внесення)
Ряжанка – кисломолочний продукт, який виробляється сквашуванням пряженого молока чистими культурами термофільного молочнокислого стрептокока Streptococcus salivarus subsp. termophilus. Асортимент включає : ряжанку з масовою часткою жиру 2,5; 3,2; 4,0 і 6,%, біоряжанку, ряжанку медову.
Виготовляють ряжанку на основі пряженого молока термостатним і резервуарним способами.
Простокваша виготовляється згідно з загальною технологічною схемою виробництва кисломолочних напоїв.
Для звичайної простокваші закваску готують на чистих культурах мезофільних молочнокислих стрептококів. Молоко заквашують додаванням 5 % закваски від маси нормалізованої суміші. Температура заквашування 28…32 °С. Продукт виготовляють термостатним способом. Сквашування здійснюється в термостатних камерах протягом б…8 годин. Кінець сквашування визначають за консистенцією згустку, вона має бути достатньо щільною без відділення сироватки, кислотність згустку – не перевищує 75 °Т. Далі простоквашу направляють у холодильну камеру для охолодження до температури 6…8 °С. Смак і запах простокваші чисті, кисломолочні. Колір молочно-білий, злегка кремовий. Простокваша має міцний непорушений згусток, на поверхні якого допускається незначне відділення сироватки, не більше ніж 3 %. Простокваша може виготовлятися з масовою часткою жиру 3,2; 2,5; 1,0 % і нежирна, з додаванням цукру і без нього.