ТЕХНОЛОГИЯ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

ПРОИЗВОДСТВО СМЕТАНУ ТРАДИЦИОННЫМ СПОСОБОМ

Технология сметаны состоит из операций нормализации сливок, пастеризации и гомогенизации их, охлаждения до тем­пературы заквашивания и сквашивания, охлаждения и созре­вания. Большинство операций — общие для всех видов смета­ны, но имеются различия в условиях обработки сливок, сква­шивания, применяемых заквасок и др.

Сметану вырабатывают термостатным и резервуарным спо-- собами, по традиционной схеме и с предварительным созрева­нием сливок перед сквашиванием. В настоящее время сметану изготовляют преимущественно более экономичным резервуар­ным способом. Однако вследствие'неизбежных механических

Воздействий на сгусток сметаны при размешивании и последующ щей операции фасования происходит заметное разрушение его! структуры, что разжижает продукт, изменяет его структурно-! вязкостные показатели.

Для получения сметаны стандартной жирности сливки нор­мализуют по жиру с учетом нормы вносимой закваски и вида молока (цельное или обезжиренное). Если при выработке сме­таны используют добавки и наполнители, массовую долю жира в нормализованных сливках устанавливают с учетом их массы и жирности.

Сметану вырабатывают только из пастеризованных сливок, чтобы обеспечить высокие ее санитарно-гигиенические свойст­ва и стойкость при хранении. Пастеризация необходима не только для уничтожения всей вегетативной микрофлоры, но и разрушения иммунных тел, которые будут мешать развитию молочнокислых бактерий закваски. Пастеризация также пре­следует цель полной инактивации ферментов, таких как липа­за, пероксидаза, галактаза и протеаза, которые при хранении сметаны будут вызывать глубокие изменения компонентов продукта и быструю его порчу. Кроме того, пастеризация сырья играет большую роль в улучшении консистенции смета­ны и ее синеретических свойств. Происходит денатурация сы­вороточных белков (на 40—60%), что повышает гидратацион - ные свойства казеина. Он активнее связывает воду и больше набухает при сквашивании. Денатурированные сывороточные белки коагулируют вместе с казеином при сквашивании и уча­ствуют в образовании более прочного сгустка с замедленным отделением сыворотки.

Оптимальным режимом пастеризации сливок при выработ­ке сметаны являются температура 92—95 °С с выдержкой 15— 20 с, обеспечивающим эффективность пастеризации 99,99%. Для бактериально загрязненных сливок второго сорта приме­няют более жесткие режимы пастеризации — температура не ниже 93—96 °С и выдержка 10—20 мин.

При высокотемпературной пастеризации (92—96 °С) проис­ходит усиленное образование реактивноспособных сульфгид - рильных групп (—SH), понижающих окислительно-восстано­вительный потенциал плазмы, связывающих тяжелые металлы и играющих роль антиокислителей. Образуется ряд летучих веществ, в том числе сероводород, которые придают сливкам ореховый, выраженный привкус пастеризации, который высоко ценится потребителями. При высокой температуре пастериза­ции также создаются оптимальные условия для эффективного развития молочнокислых бактерий закваски: снижается окис­лительно-восстановительный потенциал, с частичным разложе­нием белка, с образованием более простых пептидов, свобод­ных аминокислот и других продуктов — стимуляторов роста бактерий.

При пастеризации происходит частичная денатурация обо - лочечного вещества жировых шариков, что способствует разру­шению скоплений жировых шариков. При температуре пасте­ризации выше 95 °С коалисцированные жировые шарики об­разуют капли жира размером до 15 мкм.

Тепловую обработку сливок осуществляют в пластинчатых пастеризационио-охладительных установках, обеспечивающих автоматический контроль и регулирование температурных ре­жимов.

Для получения однородной и густой сметаны, прочно удер­живающей влагу, сливки перед заквашиванием необходимо го­могенизировать. В негомогенизированных сливках жировые шарики распределяются беспорядочно в белковой структуре ге­ля, в гомогенизированных — равномерно. При гомогенизации происходит диспергирование не только жировых шариков, но и белковых частиц. Дробление жировых шариков сопровожда­ется значительными изменениями в структуре и составе их оболочек, резко увеличивается (в 4—5 раз) суммарная по­верхность шариков, происходит дополнительное связывание воды вновь образованными оболочками жировых шариков. Все это приводит к повышению вязкости гомогенизированных сливок. Чрезмерное дробление жировых шариков при гомоге­низации может привести к образованию ими больших скопле­ний—гроздьев (до 10—20). Их образованию способствуют снижение электрозаряженности и выделение свободного жира при дроблении шариков. Жидкий жир играет здесь роль це­мента при слипании жировых шариков в кучки-гроздья. Наи­большее кучеобразование наблюдается при низких температу­рах гомогенизации (20—30 °С) и высоком давлении, особенно для сливок повышенной жирности. Существует закономерность: чем больше скоплений жировых шариков, тем ниже стабиль­ность белков. Чрезмерная вязкость сливок, образование боль­шого числа жировых кучек обусловливают получение рыхлой, хлопьевидной, «шероховатой» консистенции с комочками жира, утрату глянцевитости.

Оптимальными режимами гомогенизации сливок в произ­водстве сметаны 25%-ной и 30%-ной жирности являются тем­пературы 70 °С и давление 10 МПа, сметаны 10, 15 и 20%-ной жирности— 14—18 МПа. Чем выше концентрация жира в сме­тане, тем ниже давление оптимального режима гомогениза­ции. Избрание температуры гомогенизации ниже и выше 70°С обусловливают возрастание количества и размеров скоплений Жировых шариков, что ухудшает консистенцию сметаны. Сме­тана, изготовленная при оптимальных режимах гомогенизации сливок, имеет наиболее высокие показатели плотности, пла­стичности, структурно-механических свойств, сгусток прочно удерживает влагу.

В производстве сметаны сливки рекомендуется гомогенизи­ровать после пастеризации, хотя имеется опасность повторного обсеменения сливок в процессе гомогенизации. Но здесь необ­ходимо соблюдать строгий санитарно-гигиенический контроль за гомогенизатором и молокопроводами. Такая последователь­ность операций обусловлена тем, что в процессе гомогенизации снижается стабильность белковой фазы,, поэтому при последу­ющей пастеризации могут образоваться хлопья белка в слив­ках и крупитчатая консистенция в сметане.

При гомогенизации, как известно, значительно повышается дисперсность жировых шариков, происходят глубокие конфор - мационные изменения оболочек жировых шариков, уменьша­ется количество свободного жира в сливках, содержание кото­рого повышается при термической обработке. Поэтому пасте­ризация гомогенизированных сливок может вызвать образова­ние большого числа коалесцированных жировых шариков в виде капель жира, а вместе с тем появление жировых комоч­ков в сметане. Гомогенизация способствует также активизации ферментов сливок, в том числе и липазы, сопровождаемой об­разованием свободных жирных кислот и появлением салистого привкуса. Поэтому до гомогенизации необходимо инактивиро - вать ферменты пастеризацией сливок.

Технологическая инструкция рекомендует сначала прово­дить гомогенизацию, а затем пастеризацию, чтобы обеспечить высокое санитарно-гигиеническое состояние сливок. Выбор по­следовательности операций гомогенизации и пастеризации за­висит от качества исходного сырья, санитарно-гигиенических условий производства и применяемого оборудования.

После пастеризации и гомогенизации сливки охлаждают до температуры заквашивания: 18—22 °С летом, 22—23 °С зи­мой — и направляют в резервуары для заквашивания. Повы­шение температуры сквашивания сметаны до 25—27 °С интен­сифицирует процесс, но поверхность продукта может потерять глянцевитость, значительно изменяются процессы отвердева­ния жировой дисперсии, играющие важную роль в получении более плотной и густой сметаны.

Количество вносимой закваски (от 0,5 до 5%), качествен­ный ее состав и активность значительно влияют на продолжи­тельность сквашивания и качество сметаны.

Для производства сметаны используют многоштаммовые за­кваски, приготовленные на чистых культурах гомо - и гетеро - ферментативных мезофильных молочнокислых стрептокок­ков— Str. lactis, Str. cremoris, Str. diacetilactis, Str. subsp.

Diacetilactis или Str. acetoinicus, а для ацидофильной сметаны — ацидофильной палочки и ароматобразующего молочнокислого стрептококка.

Применяют закваски двух типов: в составе одной из них преобладает молочнокислый стрептококк Str. lactis, основным компонентом другой является сливочный стрептококк Str. сге - moris (каунасская закваска). При подборе штаммов микро­флоры закваски необходимо учитывать своеобразие физиоло­гических свойств микроорганизмов в данной климатической зо­не. Закваски, составленные на местных штаммах, отличаются более высокой биохимической активностью, особенно по обра­зованию ароматических веществ.

Мезофильные молочнокислые стрептококки в производствен­ных условиях довольно часто теряют активность к кислотооб - разованию, чувствительны к бактериофагу и сезонным изме­нениям химического состава молока. С целью повышения ак­тивности закваски создают мутанты путем воздействия на штаммы молочнокислых бактерий УФ-лучами, химическими веществами и др. Вместо Str. diacetilactis, чувствительного к бактериофагу, вводят Str. acetoinicus. Чтобы получить сметану 20%-ной жирности более вязкой консистенции, в состав заква­ски наряду с молочнокислыми бактериями вводят уксуснокис­лые; подбирают штаммы Str. cremoris, способные к образова­нию более вязкого сгустка, а также практикуется сочетание мезофильных и термофильных стрептококков, дающих хорошие результаты получения более плотной и вязкой консистенции сметаны в весеннее время с пониженным содержанием белков в молоке, и ускоряющих сквашивание на 1—2 ч.

Созданы закваски для низкожирной сметаны, объединен­ные под общим названием «Днепрянские», с включением но­вых видов микроорганизмов из рода Leuconostoc, к ним подсе­вают палочковидные микроорганизмы. «Днепрянская» закваска отличается способностью синтезировать вязкие полимеры из лактозы и сахарозы. Образующиеся вязкие полимеры являют­ся естественными коллоидными стабилизаторами, способству­ющими мелкохлопьевидному свертыванию белков молока, по­лучению нежной сметанообразной консистенции различной степени вязкости, повышению стойкости продукта при хране­нии. При этом необходимо учитывать, что излишне вязкий сгу­сток разрушается при перемешивании (например, во время фа­сования), быстрее и медленнее восстанавливается, чем сгусток средней и небольшой вязкости.

Различные виды молочнокислых стрептококков неодинаково влияют на синеретические свойства сгустка. Максимальному выделению сыворотки способствует внесение Str, diacetilactis, a Str. cremoris уменьшает выделение сыворотки. Среди куль -

Тур Str. Iactis имеются штаммы, образующие полисахариды и

Увеличивающие вязкость продукта.

Для сметаны, не предназначенной для длительного хране­ния, подбирают бактериальную закваску, протеолитически ак­тивную и создающую аромат, но липолитически неактивную.

Наоборот, сметану для длительного хранения изготовляют на закваске из протеолитически и липолитически неактивных | или слабоактивных штаммов. В противном случае сметана при-: обретает при продолжительном хранении ряд пороков в связи с усиленным гидролизом белков. В закваску входят: Str. lac - tis775, Str. Iactisg7i « Str. diacetilactisi506. При этом сметана со­храняется без снижения качества в течение 6 мес при темпера­туре от 0 до 2 °С.

Чем выше активность закваски и энергия ее кислотообра - зования, тем меньше продолжительность сквашивания и плот­нее сгусток, выше его токсотропные показатели, вкусовые ка­чества и стойкость сметаны при хранении. Используют бакте­риальный концентрат, выращенный на специальных средах и подвергнутый сублимационной сушке, в котором в 10—100 раз больше бактериальных клеток, чем в сухом, кроме того, его можно сразу использовать без пересадок для приготовления производственной закваски.

В последнее время широко используется закваска, приго­товленная на стерилизованном молоке с беспересадочным культивированием микрофлоры. При этом исключается опас­ность заражения заквасок посторонней микрофлорой при пе­ресадках и бактериофагом, значительно повышается актив­ность микрофлоры заквасок, что снижает потребность заква­сок в 3—4 раза; улучшаются консистенция, вкусовые качества и стойкость продукта. Оптимальная доза такой закваски, по­лученной на стерилизованном молоке беспересадочным спосо­бом, составляет 1,5% массы сЛивок.

В целях усиления протеолитических свойств закваски, ин­тенсификации кислотообразования рекомендуется добавлять биопрепарат сублимационной сушки в количестве 0,1 и 0,05% массы сливок вместе с 1,5% закваски на стерилизованном мо­локе. Добавление биопрепарата в малых дозах способствует улучшению азотистого питания бактериальных клеток за счет дополнительного введения аминокислот, азотистых веществ.

Добавление биопрепарата следует рекомендовать только для сметаны, не предназначенной для длительного хранения. Во время хранения сметаны биопрепарат будет интенсифици­ровать протеолиз белков и вызывать порчу сметаны.

В промышленности применяют три основных способа вне­сения закваски для сквашивания сливок: после заполнения ем­кости сливками, до ее заполнения, одновременно с подачей

Сливок в емкость. При первом способе заквашенные сливки не­достаточно эффективно перемешиваются и продолжительность сквашивания увеличивается. Этого можно избежать при двух других способах внесения закваски. Дозирование закваски удобно проводить с помощью индукционного расходомера (ВНИКМИ).

После внесения закваски в течение первых 3 ч сливки тща­тельно перемешивают через каждый час, а затем оставляют в покое до конца сквашивания.

Сквашивание сливок продолжается 9—16 ч в зависимости от активности закваски и температуры сквашивания. Сгусток образуется в результате коагуляции казеина. При сквашива­нии происходит отвердевание высокоплавких глицеридов в жи­ровых шариках, вследствие чего уменьшается отрицательный заряд жировых глобул и образуются кучки. Жировые шарики и их кучки входят в состав белковых стром и формируют свя­зывающие мостики между ними, способствуя этим образова­нию более плотного сгустка. Наибольшей плотности сгусток достигает в изоэлектрической точке белков плазмы и оболочек жировых шариков, т. е. при рН 4,6—4,7. При удалении от изо­электрической точки (рН ниже 4,6—4,7), что наблюдается при переквашивании сметаны, белки приобретают противополож­ный заряд и происходит их растворение, разрушение скопле­ний жировых шариков, нарушение гелевой структуры и разжи­жение сгустка. Поэтому необходимо сквашивание заканчивать при достижении кислотности 60—75 °Т с учетом того, что до­квашивание произойдет при медленном охлаждении сметаны до температур физического созревания ее.

Охлаждение сметаны в период максимальной скорости размножения молочнокислой микрофлоры закваски (логариф­мическая фаза), что соответствует кислотности 30—35°Т, спо­собствует более интенсивному дальнейшему нарастанию кис­лотности, получению плотного сгустка кислотностью 60—67 °Т с более высокой дисперсностью белковых частиц. Это легло в ос­нову разработки ступенчатого режима получения кисломолочно­го сгустка: сквашивание на первой ступени при температуре 30—31 °С до кислотности 30—35 °Т, охлаждение до температу­ры 8—10 °С, досквашивание при этой температуре до кислот­ности 60—85 °Т и нагревание сквашенных сливок в целях об­разования сгустка.

Дисперсность казеиновых частиц в конце первой ступени сквашивания выше, чем в исходном сырье, и остается практи-, чески одинаковой до конца сквашивания. Нагревание таких сливок вызывает быстрое образование геля. Сгусток, получен­ный по ступенчатому режиму, имеет меньшие рН и титруемую кислотность (на 10—14 °Т), содержит больше в 1,35 раза лету­чих жирных кислот, в 6,3 раза ароматобразующих бактерий,' вязкость и предельное напряжение сдвига повышаются на 17— 33% по сравнению с традиционным методом. При ступенчатом методе сквашивания возрастает количество связей между структурными элементами сгустка. Новые структурные эле­менты повышают вязкостные показатели сгустка. С увеличе­нием прочностных и вязкостных показателей интенсивность вы­деления сыворотки уменьшается.

В формировании консистенции сметаны до 30%-ной жирно­сти основную роль играет коагуляция белков, а в структури­ровании сметаны более высокой жирности консистенция фор­мируется за счет физико-химических процессов жировой фазы.

После сквашивания сметану фасуют в крупную тару (ме­таллические широкогорлые фляги, в деревянные бочки массой нетто не выше 50 кг) и мелкую (стеклянные баночки, широко­горлые бутылки, картонные и пластмассовые стаканчики). Фа­сование сметаны в мелкую тару на специальных автоматах или полуавтоматах более удобно и составляет около 70% в общем объеме производимой продукции. Сметана как полидис­персная структурированная система не обладает достаточно прочными связями и при механическом воздействии разжижа­ется. Поэтому желательно направлять сметану на фасование самотеком, применять механизмы, которые создают минималь­ное воздействие на ее структуру, или фасовать недосквашен - ной.

Чтобы сметана приобрела Плотную консистенцию, немед­ленно после ее фасования направляют в холодильные камеры с температурой 2—8 °С, где она охлаждается и созревает. Ох­лаждение и созревание сметаны может происходить также до фасования в тех же емкостях, в которых сквашивались сливки, после чего готовый продукт фасуют. Охлаждение в крупной упаковке в холодильной камере длится около 8—16 ч и созре­вание 24—48 ч, в мелкой соответственно 2 и 6—8 ч.

С понижением температуры замедляется развитие молочно­кислых стрептококков, а ароматобразующая микрофлора, на­против, усиливает свою жизнедеятельность и в продукте на­капливаются ароматические вещества. В процессе созревания сметана приобретает оптимальную кислотность (85—100 °Т), а также более густую консистенцию. Получение более густой и более плотной консистенции при созревании обязано преиму­щественно отвердеванию глицеридов жировой дисперсии и не­которых компонентов оболочек жировых шариков, а также в некоторой мере набуханию белков. Отвердевшие жировые ша - •рики образуют «мостики» в белковой структуре и упрочняют ее.

. С понижением температуры созревания повышается степень

Отвердевания жировой фазы, больше образуется «мостиков» и сметана в большей мере уплотняется.

Продолжительность хранения сметаны при температуре не выше 8 °С не более 72 ч разрешается.

ПРОИЗВОДСТВО СМЕТАНЫ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКОЙ СЛИВОК

Технологический цикл производства сметаны длительный и составляет 36 ч, требует больших затрат энергии и производ­ственных площадей. Замена длительного процесса физического созревания сметаны предварительной термомеханической обра­боткой сливок перед сквашиванием в потоке позволяет совме­стить во времени процессы физического созревания и скваши­вания, этим сократить цикл производства почти в 2 раза, зна­чительно улучшить консистенцию продукта и ее стабильность (рис. 7).

Гомогенизированные и пастеризованные сливки подвергают ступенчатому охлаждению: вначале в секции пластинчатого аппарата до 20 °С с последующей выдержкой в течение 1 — 1,5 ч, а затем до 4—6 °С летом и 6—8 °С зимой в турбулентном потоке — и выдерживают в течение 0,5—1 ч. При быстром ох­лаждении и выдержке при 20 °С происходит отвердевание вы­сокоплавких групп глицеридов в наиболее стабильных поли­морфных модификациях.

Отдельное выкристаллизовывание высокоплавких групп глицеридов от легкоплавких и среднеплавких способствует по­лучению наиболее термоустойчивой Твердой фазы, которая вой­дет в структуру белкового сгустка и не будет расплавляться

Слидки сырые Сшвки подогретые Слибки пастеризобтые

Рис. 7. Схема технологического процесса производства сметаны с созреванием сливок перед сквашиванием:

/ — весы циферблатные; 2 — емкость для приемки сырья; 3 — насос для сливок; 4 — ем­кость для хранения и нормализации сливок; 5 — пластинчатый нагреватель-охладитель;' в — трубчатый пастеризатор; 7 — емкостный аппарат для созревания сливок; 3 — пластин­чатый теплообменник для сливок; 9*— емкость для сквашивания сливок; 10 — мембран­ный насос; 11 — автомат для фасовки н упаковки сметаны

При перемешивании сметаны и способствовать стабильности ее консистенции. Последующее быстрое охлаждение сливок до 4— 8 °С способствует образованию многочисленных смешанных кристаллов легко - и среднеплавких глицеридов в легкоплав­ких полиморфных формах. Они будут стабилизироваться при последующем сквашивании продукта и служить затравкой для дополнительного отвердевания глицеридов при охлаждении сквашенной сметаны.

После термомеханической обработки сливки нагревают до температуры сквашивания при мягком, режиме: температура теплоносителя не должна быть выше 25°С, а температура сква­шивания— летом не выше 22 °С, зимой 24 °С. При превыше­нии этих температур произойдет излишнее расплавление отвер­девшего жира или полностью может быть аннулирован эффект термомеханической обработки сливок. При использовании это­го метода нельзя брать температуры теплоносителя высокие (30—40°С) и сквашивания (25—27°С).

Сквашенную сметану охлаждают в потоке до б—7 °С летом и до 8—10 °С зимой, дополнительного физического созревания с выдержкой не требуется. После фасования готовый продукт можно направлять в реализацию. Чем больше отвердело жира при ступенчатой термомеханической обработке сливок, тем прочнее будет структура сметаны и тем выше способность про­дукта к восстановлению структуры после перемешивания. Сметана, изготовленная по традиционной технологии, после механического воздействия (перемешивания) разжижается и не восстанавливает свою структуру независимо от продолжи­тельности выдержки. Изготовленная же с предварительной термомеханической обработкой сливок после перемешивания сметана обладает высокими тиксотропними свойствами, ее за- густевание происходит в течение 0,5—1 ч. Это связано с тем, что в белковую структуру сметаны входит максимально отвер­девший, равномерно распределенный жир, упрочняющий сгу­сток, обладающий достаточной термоустойчивостью и не рас­плавляющийся при перемешивании.

Производство сметаны с термомеханической подготовкой сливок менее энергоемко и менее продолжительно, обеспечива­ет получение продукта более густой, плотной и стабильной консистенции по сравнению с традиционной технологией.